Создание модели для 3D-принтера

Для чего нужен 3D принтер, как им пользоваться – связь с проектированием

Промышленные компании уже начали модернизировать свои процессы, заменяя трудоемкое ручное производство простой и управляемой печатью. Напечатать можно практически любое изделие средних размеров из пластика и даже металла. Существуют также материалы, имитирующие камень, фарфор, дерево и другие строительные материалы.

Производственный цикл состоит из следующих этапов:

• создать проект – для производства конвейерных лент достаточно один раз создать макет;
• преобразовать STL-файл в G-code — многие программы для подготовки 3D-модели к печати делают это автоматически;
• сам процесс производства изделия автоматизирован.

Потом также можно шлифовать и работать с уже готовым объектом.

Существует несколько типов устройств, все они работают по разному принципу. Но чаще всего используется метод послойного напыления. Уже из названия понятно, что материал (в данном случае филаментная нить) наносится слоями, утончаясь и утолщаясь при необходимости.

Пластик теперь можно купить легко и по доступной цене, заготовки продаются по 0,5 — 1 кг, разных цветов.

Для создания проекта примитивный софт для черчения в объеме не подходит. Программа для печати на 3D-принтере должна иметь определенные функции, о которых мы расскажем ниже.

Особенности программного обеспечения для подготовки к объемной печати

В системах автоматизированного проектирования (САПР) необходимо сначала создать чертеж. Это может быть любой предмет – от сложной детали для станка до обычного брелока. Основная задача дизайнера — прорисовать максимально детализированные элементы во всех трех измерениях.

Для проверки результата можно воспользоваться функцией 3D-визуализации – на ЖК-экране появится готовый объект. Вы можете установить для него рельеф, наложить верхний слой, настроить его по мере просмотра. Это позволит вам избежать неприятных результатов после печати, если какие-то детали останутся без внимания.

Дальше идет следующий процесс — разрезание изображения на слайсы, они же слои. Поскольку принтер сливается слоями, ему приходится как бы разрезать изображение на множество тонких проекций. Посмотрим на картинку:

Разновидности программ для моделирования для 3Д печати

Все современные программные продукты можно разделить на три категории в зависимости от основных особенностей создания трехмерного объекта и работы в программе редактирования графики:

• САПР. Системы автоматизированного проектирования в первую очередь нацелены на работу с геометрическими объектами.
• Freeform — инструмент моделирования свободной формы. Название говорит само за себя, так как дизайнер может рисовать произвольные формы.
• Лепка – цифровое моделирование, используется аналог глины, края которой можно прорисовывать, и получать пластичные формы.

В настоящее время многие разработчики пытаются создать программное обеспечение, которое будет обладать функциями всех этих трех вариантов. Например, ZVSOFT предлагает программу Form•Z, включающую в себя такие инструменты, как структурное моделирование для создания органических форм, скругление линий и NURBZ-анализ, позволяющий воссоздавать сложную поверхность объектов.

Способ 1: Blender

Blender — первая программа, основной целью которой является создание 3D-моделей для дальнейшей анимации или применения в различных областях компьютерных технологий. Распространяется бесплатно и подходит для новичков, которые впервые столкнулись с приложениями такого типа, а потому занимают такую ​​позицию. Давайте кратко рассмотрим пошаговую подготовку модели к печати, начиная с настройки самого инструмента.

Шаг 1: Подготовительные действия

Конечно, после запуска Blender можно сразу приступать к ознакомлению с интерфейсом и разработке моделей, но сначала лучше уделить внимание подготовительным шагам по настройке рабочей среды для настройки 3D-принтера. Эта операция не займет много времени и потребует активации всего нескольких параметров.

1. Для начала в стартовом окне выберите параметры внешнего вида и размещения элементов, исходя из личных потребностей.
2. В следующей части окна быстрой настройки вы увидите различные шаблоны для начала работы и ссылки на источники информации о поддержке, которые будут полезны при освоении программного обеспечения. Закройте это окно, чтобы перейти к следующему шагу настройки.
3. В панели справа найдите значок «Сцена» и нажмите на него. Название кнопки появляется через несколько секунд после того, как вы наведете на нее курсор.
4. В появившейся вкладке разверните блок «Устройства».
5. Установите систему измерения на метрическую и установите шкалу на «1». Это необходимо для корректной передачи параметров сцены в пространство 3D-принтера.
6. Теперь обратите внимание на верхнюю панель программы. Там наведите курсор на «Изменить» и выберите «Настройки» в появившемся всплывающем меню».
7. В окне настроек перейдите в «Дополнения».
8. Найдите и активируйте два элемента под названием «Mesh: 3D-Print Toolbox» и «Mesh: LoopTools».
9. Убедитесь, что флажки были установлены, затем выйдите из этого окна.

Кроме того, мы рекомендуем учитывать и другие элементы конфигурации. Здесь вы можете настроить внешний вид программы, изменить положение элементов интерфейса, трансформировать их или полностью отключить. Когда все эти шаги будут выполнены, переходите к следующему шагу.

Шаг 2: Создание трехмерного объекта

Моделирование – основной процесс создания проекта для дальнейшей печати на нужном оборудовании. В этой теме должен разбираться каждый пользователь, желающий самостоятельно работать с различными формами и объектами. Но для этого нужно изучить довольно большой пласт информации, ведь функционал Blender настолько велик, что интуитивно можно понять только самые основы.

К сожалению, формат сегодняшней статьи не позволит вместить даже малую часть всей информации и инструкций, поэтому советуем вам обратиться к официальной документации на русском языке, где вся информация разбита на категории и подробно описана

Шаг 3: Проверка проекта на соблюдение общих рекомендаций

Прежде чем закончить работу над моделью, советуем не упустить самые важные аспекты, которые необходимо сделать для оптимизации дизайна и обеспечения его корректной печати на принтере. Во-первых, убедитесь, что ни одна из поверхностей не перекрывается.

Они должны только соприкасаться и образовывать единый объект. Если где-то выходит за границы, вероятно, проблема с качеством самой формы, так как в области неправильной формы будет небольшой дефект печати. Для удобства всегда можно включить прозрачный сетевой экран, чтобы проверять каждую строку и поле.

Затем вы начинаете уменьшать количество полигонов, потому что большое количество этих элементов лишь искусственно усложняет саму фигуру и мешает оптимизации. Конечно, рекомендуется избегать лишних полигонов при создании самого объекта, но не всегда это возможно сделать на текущем этапе.

Вам доступны все методы этой оптимизации, которые также прописаны в документации и описаны в обучающих материалах от независимых пользователей.

Теперь мы хотим отметить тонкие линии или любые переходы. Как известно, само сопло имеет определенный размер, который также зависит от модели принтера, а пластик — не самый надежный материал.

Из-за этого лучше избегать наличия очень тонких элементов, которые по идее могут вообще не пропечататься или будут крайне хрупкими. Если такие моменты в проекте присутствуют, немного увеличьте их, добавьте поддержки или, по возможности, избавьтесь от них.

Шаг 4: Экспорт проекта

Последним шагом в подготовке модели к печати является ее экспорт в подходящий формат STL. Именно такой тип данных поддерживается 3D-принтерами и будет корректно распознаваться. Никакой рендеринг или дальнейшая обработка не могут быть выполнены, если цвета или некоторые простые текстуры уже назначены проекту.

1. откройте меню «Файл» и наведите курсор на «Экспорт».
2. Выберите «Stl (.stl)» из появившегося всплывающего списка)».
3. Укажите расположение на съемном или локальном носителе, введите имя модели и нажмите «Экспорт STL».

Проект будет немедленно сохранен и доступен для других действий. Теперь вы можете вставить флэш-накопитель USB в принтер или подключить его к компьютеру, чтобы начать выполнение существующего задания. Советов по настройке давать не будем, так как они сугубо индивидуальны для каждой модели устройства и четко прописаны в инструкциях и различной документации.

Способ 2: Autodesk Fusion 360

Следующая программа под названием Autodesk Fusion 360 доступна для бесплатного частного использования в течение года, поэтому вполне подходит для освоения и создания несложных моделей, чтобы в дальнейшем распечатать их на имеющемся оборудовании. Мы решили познакомить это программное обеспечение с тем же подходом, что и в Blender, поэтому создали разделение фаз.

Шаг 1: Подготовительные действия

С Autodesk Fusion 360 вам не нужно вручную активировать панели инструментов или выбирать какие-либо необычные параметры. Пользователю нужно только убедиться в правильности расчета проекта и при необходимости изменить свойства страниц представления, что происходит так:

1. После загрузки и установки Autodesk Fusion 360 с официального сайта должен произойти первый запуск. Никаких начальных окон не появится, поэтому новый проект будет создан автоматически. Обратите внимание на раздел «Браузер», который находится слева под основными панелями. Здесь выберите «Настройки документа», чтобы развернуть этот раздел.
2. Перейдите к редактированию файла «Единицы», если значение по умолчанию в миллиметрах вас не устраивает.
3. В показанном справа блоке вы выбираете оптимальную единицу измерения, которую должны соблюдать на протяжении всего времени взаимодействия с проектом.
4. После этого проверьте разделы «Именованные представления» и «Происхождение». Здесь вы можете изменить название каждой страницы в соответствии с вашими личными предпочтениями и настроить отображение осей в рабочей области.
5. В конце настройки убедитесь, что выбрана область «Дизайн», потому что именно здесь происходит начальное создание всех объектов.

Шаг 2: Разработка модели для печати

Если вы столкнулись с необходимостью ручной разработки модели через Autodesk Fusion 360, вам необходимо долго изучать эту программу или хотя бы ознакомиться с основами. Во-первых, давайте рассмотрим простой пример добавления фигур и редактирования размера.

1. откройте список «Создать» и посмотрите доступные фигуры и объекты. Как видите, здесь присутствуют все основные персонажи. Просто нажмите на один из них, чтобы перейти к надстройке.
2. Кроме того, взгляните на остальные элементы на верхней панели. Основное место здесь занимают модификаторы. По оформлению их иконок понятно только за что они отвечают. Например, первый модификатор выдавливает стороны, второй их скругляет, а третий создает отступ.
3. После добавления форм объекта в рабочую область появятся рычаги, перемещением которых регулируется размер каждой стороны.
4. При настройке смотрите на отдельное поле с размерами. Вы можете отредактировать его самостоятельно, введя необходимые значения.

Мы уже говорили об основных особенностях, которыми необходимо руководствоваться при рассмотрении Blender, поэтому не будем на этом останавливаться еще раз. Вместо этого предлагаем изучить остальное взаимодействие с Autodesk Fusion 360, прочитав официальную документацию на сайте, чтобы освоить создание не только примитивов, но и объектов гораздо более высокого уровня сложности.

Читайте также: Почему ноутбук не подключается к Wi-Fi: что делать если нет подключения к сети?

Шаг 3: Подготовка к печати / Сохранение документа

В рамках этого этапа мы поговорим о двух разных действиях, которые напрямую связаны с 3D-печатью. Первый заключается в немедленной отправке задания через используемое программное обеспечение. Этот вариант подходит только в тех случаях, когда сам принтер может быть подключен к компьютеру и обмениваться данными с таким программным обеспечением.

1. В меню «Файл» активируйте пункт «3D-печать».
2. Справа появится блок настроек. Здесь нужно просто выбрать само устройство вывода, при необходимости включить предварительный просмотр и запустить задание.

Однако большинство стандартных печатающих устройств по-прежнему поддерживают только флешки или работают исключительно через проприетарное ПО, поэтому потребность в хранении объекта возникает гораздо чаще. Это делается следующим образом:

1. В том же всплывающем меню «Файл» нажмите кнопку «Экспорт».
2. Разверните список «Тип».
3. Выберите «Файлы OBJ (*obj)» или «Файлы STL (*.stl)».
4. После этого укажите место хранения и нажмите синюю кнопку «Экспорт».
5. Дождитесь окончания сохранения. Этот процесс займет всего несколько минут.

Если такой экспорт не удастся, вы должны снова сохранить проект. Для этого нажмите на специальную кнопку или воспользуйтесь стандартной комбинацией клавиш Ctrl+S.

Способ 3: SketchUp

Многие пользователи знают SketchUp как средство домашнего моделирования, но функционал этого программного обеспечения намного шире, поэтому его можно использовать в качестве инструмента управления моделями при подготовке к 3D-печати.

SketchUp попал сегодня в наш список благодаря простоте импорта готовых бесплатных моделей для редактирования и дальнейшего сохранения в нужном формате. Давайте рассмотрим каждый аспект управления этим программным обеспечением один за другим.

Шаг 1: Первый запуск и работа с моделями

Для начала предлагаем вам ознакомиться с основным принципом взаимодействия со SketchUp, чтобы понять, как именно добавлять модели и управлять ими.

1. После установки и запуска SketchUp нажмите кнопку «Войти», чтобы подключиться к своей учетной записи пользователя. Если вы начали знакомиться с пробным периодом, с этого момента начинается отсчет дней до его окончания.
2. Когда появится окно «Добро пожаловать в SketchUp», нажмите «Простой», чтобы перейти в рабочее пространство.
3. Рисование фигур в этой программе выполняется точно так же, как и в других подобных решениях. Наведите указатель мыши на раздел «Рисование» и выберите пользовательскую форму.
4. После этого он помещается на рабочую область и одновременно редактируется размер.
5. Остальные кнопки на верхних панелях выполняют опции модификации и отвечают за выполнение других действий.

Как мы уже говорили ранее, разработчики SketchUp предлагают множество руководств по взаимодействию с этим приложением не только в текстовом формате, но и в виде видеороликов на YouTube.

Шаг 2: Загрузка готовой модели

Не все пользователи хотят самостоятельно создавать модели, которые в дальнейшем будут отправлены в печать. В таких случаях вы можете скачать готовый проект, отредактировать его и только потом экспортировать в подходящем формате. Для этого воспользуйтесь официальным ресурсом от разработчиков SketchUp.

1. Перейдите на основной сайт для поиска моделей. Там вы подтверждаете лицензионное соглашение, чтобы начать использовать.
2. Далее предлагаем воспользоваться встроенной функцией поиска по категориям, чтобы быстро найти нужную модель.
3. Найдите вариант в списке, а также обратите внимание на дополнительные фильтры.
4. После выбора модели остается только нажать на «Скачать».
5. Запустите полученный файл через SketchUp.
6. Просмотрите модель и при необходимости отредактируйте ее.

Шаг 3: Экспорт готового проекта

Наконец, осталось только экспортировать готовый проект для дальнейшей печати на имеющемся устройстве. Вы уже знаете, в каком формате нужно сохранить файл, но делается это так:

1. Наведите курсор на раздел «Файл» — «Экспорт» и выберите «3D-модель».
2. В появившемся окне Проводника вас интересует формат OBJ или STL.
3. После выбора места и формата остается только нажать на «Экспорт».
4. Начнется операция экспорта, за статусом которой вы можете следить самостоятельно.
5. Вы получите информацию о результате процедуры и сможете приступить к задаче печати.

Вы только что узнали о трех разных программах 3D-моделирования, которые подходят для самостоятельного создания любого задания для печати на 3D-принтере. Есть и другие подобные решения, позволяющие сохранять файлы в формате STL или OBJ. Рекомендуем ознакомиться с их перечнем в ситуациях, когда описанные выше решения по тем или иным причинам вас не устраивают.

Способ 4: Онлайн-сервисы

Нельзя обойти вниманием специализированные сайты, которые позволяют создать 3D-модель, не загружая приложение на компьютер, сохраняя ее в нужном формате или сразу отправляя на печать. Функционал таких онлайн-сервисов сильно уступает полноценному софту, поэтому подходят только новичкам. Давайте рассмотрим пример работы на таком сайте.

1. В качестве примера мы выбрали Tinkercad.
2. Если у вас нет учетной записи Autodesk, вы должны создать ее, чтобы получить доступ к своей учетной записи.
3. После этого приступайте к созданию нового проекта.
4. В правой части рабочей области вы увидите доступные фигуры и формы. Перетаскиванием они добавляются к плоскости.
5. Затем размер корпуса и отверстия редактируются в соответствии с требованиями пользователя.
6. Когда вы закончите с проектом, нажмите «Экспорт».
7. В отдельном окне отобразятся доступные форматы для 3D-печати.
8. После выбора загрузка начнется автоматически.
9. Если вы не хотите скачивать файл и можете сразу отправить задание на печать, перейдите на вкладку «3D-печать» и выберите там принтер.
10. Произойдет переход на внешний источник и далее начнется процесс подготовки и выполнения задания.

Мы не можем охватить абсолютно все популярные веб-сервисы 3D-моделирования, поэтому упомянули только один из лучших и оптимизированных для 3D-печати. Если вам интересен этот способ, просто поищите сайты через браузер, чтобы подобрать для себя оптимальный вариант.

Это была вся информация о создании модели для печати на 3D-принтере, которую мы хотели осветить в одном руководстве. Затем просто загрузите файл с объектом в программу подготовки заданий, подключите принтер и начните печать.

Подведем итоги:

Список представленных инструментов далеко не полный — их уже гораздо больше. Появляются новые, а существующие улучшаются очень быстро. Имеются интуитивно понятные возможности редактирования G-кода, простые способы редактирования объектов поверхности, инструменты визуального контроля для возможностей прямой печати.

Мы находимся на пороге технологического подъема для этой новой отрасли и вносим свой пользовательский вклад в развитие и совершенствование.