Modelowanie 3D od wirtualnego projektu do rzeczywistości. Julia Parol

Transkrypt

1 Modelowanie 3D od wirtualnego projektu do rzeczywistości Julia Parol

2 O czym będę opowiadała? Prezentacja składa się z dwóch części: Modelowanie 3D w jaki sposób zamienid pomysł w komputerowy model Druk 3D w jaki sposób zamienid model w przedmiot

3 Rys historyczny Przykłady programów do modelowania Na czym polega modelowanie 3D Mój projekt Jak to jest zrobione?

4 Rys historyczny Przez wiele lat ludzie rysowali swoje projekty na papierze na deskach kreślarskich. Wymagało to niezwykłej precyzji oraz cierpliwości przy nanoszeniu zmian. Pierwsza elektroniczna deska kreślarska powstała na uniwersytecie MIT w latach 60 XX wieku (sketchpad). W erze komputerów pojawiły się pierwsze programy do rysowania w 2D na wirtualnej kartce - CAD. Standardy wyznaczał program AutoCAD firmy Autodesk, który powstał w 1982r. W 1992 roku firma SolidWorks jako pierwsza zaoferowała program do projektowania 3D. Obecnie na rynku jest wiele programów do modelowania zarówno 2D jak i 3D, które ułatwiają pracę architektom i projektantom, ponieważ można zaprojektowad w nich dosłownie wszystko. a deski kreślarskie odeszły do lamusa.

5 Przykłady programów do modelowania Obecnie mamy bardzo dużo programów do modelowania 3D, zarówno płatnych jak i darmowych. Ja osobiście korzystam z programu Fusion 360, ale myślę, że każdy znajdzie coś dla siebie. Oto przykłady niektórych programów: Fusion 360 Blender MachStudio Pro Daz Studio Google SketchUp FreeCad Meshlab

6 Na czym polega modelowanie 3D Modelowanie 3D polega na: tworzeniu rysunków 2D (szkiców) a następnie nadawanie im trzeciego wymiaru poprzez wyciągniecie tworzeniu prostych brył geometrycznych (np. prostopadłościan, kula) przekształcaniu kształtu utworzonych obiektów 3D poprzez: doklejanie innych obiektów 3D przycinanie kształtu za pomocą innego kształtu rysowanie szkiców na ścianach obiektów a następnie ich wyciąganie lub wycinanie utworzeniu bryły składającej się z siatki trójkątów a następnie jej modyfikację poprzez dodawanie/usuwanie trójkątów lub zmianie ich kształtu (mesh)

7 Tworzenie bryły - krok 1 Tworzymy nowy szkic i wybieramy płaszczyznę, na której chcemy operowad. Do dyspozycji mamy 3 płaszczyzny: XY (pozioma) XZ (pionowa) YZ (pionowa)

8 Tworzenie bryły krok 2 Rysujemy szkic. Możemy narysowad własną figurę lub skorzystad z dostępnych już w programie podstawowych kształtów np. kwadrat, prostokąt.

9 Tworzenie bryły krok 3 Nadajemy dwuwymiarowym szkicom głębokości (extrude)

10 Tworzenie bryły krok 4 Możemy też obrócid szkic wokół wybranej osi otrzymując figurę obrotową (revolve - po prawej)

11 Tworzenie bryły inne sposoby Przeciągnięcie szkicu wzdłuż ścieżki wyznaczonej przez inny szkic zrobiony w innej płaszczyźnie (sweep) Utworzenie bryły poprzez wypełnienie przestrzeni pomiędzy szkicami (loft)

12 Modyfikacja bryły Gdy mamy już gotową bryłę możemy ją dowolnie modyfikowad korzystając z modyfikatorów np.: lamowanie (fillet) pociągnięcie (press pull), użycie planów konstrukcyjnych do bardziej szczegółowych zmian. 1. Przed lamowaniem krawędzi (fillet) 2. Po lamowaniu krawędzi (fillet) 1. Przed pociągnięciem (press pull) 2. Po pociągnięciu (press pull)

13 Mój projekt zamek

14 Jak powstawał mój zamek? Model zamku został zrobiony w programie Fusion360 Program Fusion360 umożliwia obejrzenie wszystkich kroków tworzenia modelu Przedstawiam filmik, który pokazuje w jaki sposób powstawał model mojego zamku Zapraszam na filmik

15

16 Rendering czyli jak zrobić, żeby wyglądało jak prawdziwe Program Fusion360 umożliwia robienie foto-realistycznych prezentacji tworzonych obiektów oraz animacji Proces tworzenia sceny, która wygląda jak prawdziwa to rendering Oto jak wygląda mój zamek w scenerii pustynnej:

17

18 Na czym polega druk 3D? Historia Rodzaje drukarek RepRap Materiały Budowa drukarki Przygotowanie do druku Praktyczne zastosowania

19 Na czym polega druk 3D? Drukowanie 3D polega na nakładaniu przez drukarkę 3D kolejnych cieniutkich warstw materiału, aż uzyska się pożądany, trójwymiarowy obiekt. Obiekty są drukowane na podstawie odpowiednio przygotowanych modeli stworzonych w programach do modelowania 3D jak na przykład Fusion360 Przed wydrukiem, model jest cięty na cieniutkie warstwy, które w postaci kodów są przesyłane do drukarki Drukarka warstwa po warstwie tworzy fizyczny przedmiot

20 Historia Prace koncepcyjne nad drukiem 3D rozpoczęły się na początku lat 70 XX wieku W 1984 roku Charles Hull wynalazł technikę zwaną stereolitografią, która polega na tworzeniu kolejnych warstw poprzez naświetlanie laserem polimerów W 1989 roku firma Stratasys zaprezentowała technikę FDM (fused deposition modeling), czyli modelowanie ciekłym tworzywem W 2004 roku Adrian Bowyer stworzył koncepcję samoreplikującej się drukarki i opublikował jako projekt open source zwany RepRap (od Replicating Rapid Prototyper) W 2009 roku firma MakerBot wprowadziła na rynek drukarki dostępne dla każdego do użytku domowego Projekt RepRap jest rozwijany przez ludzi na całym świecie a drukarkę 3D można samodzielnie zrobid w domu Pierwszy zestaw do stereolitografii Urządzenia Stratasys Więcej informacji tutaj: Drukarka MakerBot Replicator+

21 Rodzaje drukarek RepRap Pod względem mechanicznym drukarki RepRap dzielimy na: Drukarki kartezjaoskie zwykle głowica porusza się w osiach X,Y a stół w osi Z Drukarki delta (Rostock) głowica posusza się w osiach X,Y,Z a stół pozostaje nieruchomy Drukarki polarne stół się obraca a głowica porusza się w osi Z i po promieniu (mało popularne) Drukarka typu kartezjaoskiego Drukarka typu delta

22 Metoda druku RepRap Drukarki RepRap drukują najczęściej metodą FFF (Fused Filament Fabrication), która polega na nakładaniu przez głowicę drukującą kolejnych warstw rozgrzanego materiału 1 głowica drukująca, 2 warstwy układanego materiału, 3 stół roboczy

23 Materiały do druku W domowych drukarkach najczęściej używa się tworzyw sztucznych (potocznie filamentów) takich jak : ABS - popularne tworzywo sztuczne PLA tworzywo biodegradowalne, wytwarzane np. z kukurydzy PET tworzywo stosowane między innymi do produkcji opakowao np. butelek TPU tworzywo gumopodobne elastomer Inne: TPE, PVA, nylon, Laybrick (mieszanka gipsu i plastiku), Laywood (materiał drewnopodobny), guma (TPU). W drukarkach przemysłowych wykorzystywana jest żywica, metal, beton, papier a nawet czekolada i cukier.

24 Elementy drukarki 3D Drukarka 3D składa się z następujących części: Głowica drukująca Głowica drukująca element przez który wypływa roztopiony materiał (temperatury C). Materiał jest topiony przy samym koocu głowicy (hot end) żeby się nie zaklejała. Pozostała częśd (cold end) jest chłodzona wiatrakiem. Otwór przez który wypływa materiał zwykle ma średnice od 0,2 do 0,5 mm. Głowica jest wyposażona w czujnik temperatury Wytłaczarka (Extruder) element który podaje materiał do głowicy. Materiał musi byd podawany w ściśle określonej ilości Stół roboczy (bed) miejsce na którym powstaje wydruk. Żeby wydruk nie odkleił się podczas druku, stół często jest podgrzewany (heat bed). Temperatury C. Stół roboczy musi byd bardzo dokładnie wypoziomowany (z dokładnością lepszą niż 0,2mm) Wytłaczarka (Extruder) Mechanika elementy zapewniające poruszanie się stołu lub głowicy. Ruchome elementy są poruszane za pomocą silników krokowych. Elektronika steruje elementami drukarki podczas wydruku Pozostałe: zasilacz, obudowa, panel sterujący, wieszak na filament

25 Przygotowanie modelu Zaczynamy od przygotowania modelu. Możemy go sami zaprojektowad lub skorzystad z gotowych dostępnych w sieci (np. Model zapisujemy w formacie STL jako siatkę trójkątów w przestrzeni trójwymiarowej Za pomocą specjalnego programu przygotowujemy model dodając potrzebne podpory w taki sposób aby był drukowalny wybieramy ustawienia drukarki dostosowane do materiału, z którego będziemy drukowad, rodzaju i jakości wydruku. Model tniemy na warstwy w module slicer. Wynik zapisujemy jako tzw. G-code prosty format zapisu instrukcji dla drukarki, które musi ona wykonad, żeby wydrukowad nasz model. Instrukcje przesyłamy do drukarki albo przez kabel USB, albo poprzez kartę SD, którą umieszcza się w czytniku urządzenia.

26 Przygotowanie drukarki Aby przygotowad drukarkę należy: Upewnid się, że stół jest poprawnie wypoziomowany założyd filament z określonego materiału Aby wydruk wyszedł dobrze i nie oderwał się od stolika podczas wydruku należy: Spryskad lub nasmarowad stół specjalnym preparatem (np. sprayem Dimafix lub klejem biurowym w sztyfcie) podgrzad stolik do temperatury zalecanej przez producenta filamentu (jeśli drukarka ma taką możliwośd) Przestrzegad zasad bezpieczeostwa i higieny Uważad na gorące lub ruchome elementy drukarki (stół, głowica) Drukowad w wentylowanym pomieszczeniu w przypadku użycia materiałów, których opary mogą byd szkodliwe dla zdrowia (np. ABS)

27 Tutaj będzie relacja z drukowania mojego modelu

28 Praktyczne zastosowania druku 3D Aktualnie drukarki 3D wykorzystuje się do produkcji: Części do urządzeo i maszyn w branżach przemysłowych, lotniczych czy motoryzacyjnych Przedmiotów codziennego użytku, gadżetów, zabawek Implantów w medycynie i chirurgii

29 Pytania

30 Koniec DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!

31 Źródła: