Возможности 3D принтера для объемной печати требуют подготовки модели на программе для проектирования. С помощью компьютерного макета появляется возможность максимально точно отредактировать мельчайшие детали будущего образца. Рассмотрим, как работает ПО, а также какой софт от компании ZWSOFT предназначен для работы с трехмерными объектами.
Для чего нужен 3D принтер, как им пользоваться – связь с проектированием
Промышленные предприятия уже начали модернизировать свои процессы, заменяя длительное изготовление вручную на легкую и удобную в управлении печать. Напечатать можно практически любые некрупные изделия из пластика и даже металла. Есть также материалы, которые имитируют камень, фарфор, дерево и прочие стройматериалы.
Производственный цикл состоит в следующих этапах:
- создание проекта – для конвейерного производства достаточно единожды сделать макет;
- перевод STL-файла в G-код – многие программы для подготовки 3D модели к печати делают это автоматически;
- сам процесс изготовления элемента – это происходит автоматизированно.
Затем дополнительно возможна шлифовка и работа с уже готовым предметом.
Типов устройств несколько, все они работают по разному принципу. Но чаще всего используется метод послойного наплавления. Уже из названия видно, что материал (в данном случае нить филамента) наплавляется слоями, утоньшаясь и утолщаясь при необходимости.
Пластик сейчас можно купить легко и по приемлемой цене, болванки продают по 0,5 – 1 кг, разных цветов.
Для создания проекта не подойдет примитивный софт для черчения в объеме. Программа для печати 3Д принтера должна обладать определенными возможностями, ниже объясним какими.
Особенности программного обеспечения для подготовки к объемной печати
В системах автоматизированного проектирования (САПР) необходимо предварительно сделать чертеж. Это может быть любой объект – от сложной детали для станка до обыкновенного брелока на ключи. Основная задача проектировщика – прорисовать самые подробные элементы во всех трех измерениях.
Чтобы удостовериться в результате, можно использовать функцию 3D визуализации – на экране монитора появится уже готовый предмет. Вы можете задать ему рельеф, наложить верхний слой, корректировать его в процессе просмотра. Это позволит вам избежать неприятных результатов уже после печати, если какая-либо деталь останется без внимания.
Дальше предстоит следующий процесс – нарезка изображения на слайсы, они же слои. Так как принтер производит наплавление послойно, то ему нужно как бы разрезать изображение на множество тонких проекций. Посмотрим на фото:
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 графическом редакторе:
- САПР. Системы автоматизированного проектирования, в первую очередь, направлены на управление геометрическими объектами.
- Freeform – инструменты моделирования свободных форм. Название говорит само за себя, так как проектировщик может рисовать свободные формы.
- Sculpting – цифровая лепка, используется аналог глины, за края которой можно тянуть, добиваясь пластичных форм.
На настоящий момент многие разработчики стараются создать ПО, которое обладало бы функциями всех трех перечисленных разновидностей. Например, компания «ЗВСОФТ» предлагает программу Form•Z, в инструментарии которой есть такие функции, как структурированное моделирование для создания органичных форм, скругление линий и NURBZ-анализ, который позволяет воссоздать сложную поверхность предметов.
G-код – для чего он нужен
Это язык программирования, на котором основаны станки с ЧПУ. Автоматизированные машины используют специальную кодировку, чтобы распознавать обычные команды программиста.
Нормы синтаксиса и структуры для европейских, американских и русских пользователей одинаковые. Некоторые компании используют видоизмененную модификацию для отработки своих стандартов, но на деле это остается невыгодным, так как большинство программ работают на классическом языке.
Для трехмерной печати также следует перевести STL-файл, в котором ведется создание модели на компьютере, в G-код. Этим занимаются слайсеры.
Этапы создания 3Д макета
Всю работу проектировщика можно разделить на три последовательных действия:
- Сбор информации о планируемом изделии – необходимые параметры, свойства, размеры и прочее.
- Само проектирование – самая трудозатратная часть, так как нужно отдельно чертить многие детали, анализировать полученную цифровую схему. Облегчить этот процесс могут САПР от ZWSOFT. Они автоматизируют все процессы построения и заполнения сопутствующей документации, если это необходимо.
- Настройка принтера и условий печати – как распределять филамент, в какую точку и сколько нужно добавить материала, в какой определенный промежуток времени – это программирование устройства.
Большинство программ для моделирования и 3D печати помогают автоматизировать все три этапа создания модели.
Разновидности объектов, которые можно создать в программном обеспечении
Мы уже определили, что есть три способа построения – твердыми геометрическими фигурами, методами лепки и инструментами свободных форм. Но несмотря на то, какой будет выбран вариант, можно создать два разных типа моделей:
- Твердотельная, англоязычное название – Solid. Ее способ построения – управления векторами. В них заложена информация о каждой точке или линии, которая наполняет чертеж. Известно все: местонахождение, масса, цвет и прочее. Детализация при таком варианте может доходить до тех пределов, которых требует изделие.
- Поверхностная, она же Mesh. Представляет собой сетку, которая накладывается на поверхность. Между каждой клеткой этой сети есть расстояние – это шаг, который не прорисовывается. Получается, что точность присуща только перекрестным нитям этой сетки.
Понятно, что в обоих случаях есть два параметра, которые соотносятся пропорционально – от длительности, трудоемкости и кропотливости проектирования зависит деталировка и точность изображения.
Твердотельные интересны тем, что имеют большое количество данных об объекте. В зависимости от того, на каком устройстве вы собираетесь печатать, вы можете выбрать одну из разновидностей моделей. Но большинство обычных, недорогих принтеров работают только с сетью. На промышленных же компаниях может быть установлено распознавание команд Solid.
Что такое слайсы и слайсеры
Мы уже рассказали о принципе «нарезания» объекта перед печатью. Параллельные плоскости таким образом получают возможность стать двумерными слоями, а это допускает перевоплощение в G-код. Это позволяет соплам принтера наращивать слои.
Ранее эту функцию выполняли специальные приложения, которые ориентировались на одном – на нарезке слайсов. Именно поэтому их назвали слайсерами. Затем утилиты начали модернизировать, у них появились инструменты для примитивного проектирования.
Намного шире возможности у CAD систем. Большинство из них позволяет спроектировать сложные объекты. С появлением возможностей 3D, разработчики добавили функцию компилирования файла в формат *.stl. Об этом подробнее можно узнать ЗДЕСЬ.
Выбор между САПР и слайсером определяется несколькими факторами:
- нужны ли вам детальные чертежи объекта или достаточно небольших функций утилит для создания слайсов;
- стоимость слайсеров небольшая, есть даже бесплатные версии – это объясняется низким функционалом.
При покупке и настройке принтера для трехмерной печати обычно обыкновенное приложение для нарезки на слайсы устанавливается автоматически, но этого часто бывает мало для работы со сложными 3D объектами. Представим вам список различных по качеству программных обеспечений.
Список лучших бесплатных программ для 3D печати
- Design Spark Mechanical.
DSM – пакет для моделирования, который можно найти в сети совершенно даром. Плюсом является возможность скачать на официальном сайте уже готовые чертежи деталей для технических устройств – от корпуса до маленьких печатных плат, крепежей. Самостоятельно спроектировать их тоже можно – функционал подстроен под эту тематику. Также удобно использовать метод прямого моделирования – многие геометрические формы заданы, и их нужно только растягивать и корректировать.
Минусами можно считать – скудный запас функций, а также трудности при регистрации. Утилита на английском языке, поэтому русскоязычному пользователю без лингвистических познаний придется ориентироваться на ощупь. К сожалению, это распространенный недостаток многих программ.
- SketchUp.
Возможности этого софта шире, он предназначен для более продвинутого проектировщика. Отлично подходит для дизайнеров интерьера, архитекторов, так как есть развернутые возможности для графики, прорисовки фасадов, мебели. Еще одно достоинство – легкость редактора и наличие русского перевода.
Функционал позволяет разработать макет в короткий срок, но тут сталкиваемся с первым недостатком – совместимость с некоторыми ПК низкая, многое зависит от компьютера, в том числе скорость работы.
Еще один существенный минус для 3D печати – в бесплатной версии не предусмотрена возможность экспорта в .stl. Для получения нужного нам формата и расширения инструментов нужно приобрести лицензированный продукт.
- Sculptris.
Эта утилита предназначена скорее не для производства, а для искусства, создания скульптур или просто статуэток. Подходит новичкам. Также удобна для работы со скругленными линиями. Метод проектирования – лепка цифровой глины.
Основной минус – практически невозможно создать точные формы. Но и для плавных деталей очень мало кистей. Специализированная утилита подойдет только для очень узких целей.
Также из бесплатных, но скорее развлекательных, а не рабочих, программ:
- 123D Catch – устанавливается на телефоны и планшеты. Работает в совокупности с камерой. Если сделать множество снимков объекта с разных ракурсов, автоматически создаст 3Д модель.
- 3D Slash – напоминает игру в тетрис, так как основной инструмент – это кубики с разными характеристиками, их нужно складывать, чтобы получить объемную модель примитивной геометрии.
- TinkerCAD – работает онлайн, имеет небольшой функционал, но подойдет для начинающих, чтобы освоить правила конструирования из базовых шаблонов.
- 3DTin – позволяет познакомиться с азами моделирования онлайн, но невозможен для использования без подключения к сети, так как все элементы хранятся в облаке с общим доступом.
Список хороших слайсеров
Если вы не нуждаетесь в создании модели, а вам нужно только «нарезать» готовый макет, можно использовать:
- Simplify3D. Удобен тем, что до процесса подготовки к печати дает пользователю наглядный рисунок будущего изделия. Часто это помогает увидеть проблемы в чертеже. Легко совместим с практически любыми принтерами, самостоятельно подготавливает шаблоны для печати.
- MeshLab. Нет возможности полностью создавать модель, но перед тем, как создать слайсы, можно «отремонтировать» подготовленный макет, например, заполнить образовавшиеся пустые пятна.
- Meshmixer. Программа, предназначенная для обработки файлов, формата STL, анализа проблем. Но так как она принадлежит разработчику Autodesk, то не со всем чужим софтом также легко совместима.
- Slic3r. Один из самых успешных слайсеров. Из достоинств – возможность смотреть на модель со всевозможных ракурсов; наличие инструмента сотового заполнения внутренности слайсов. Это обеспечивает прочность готового изделия, так как «содержимое» не просто штампуется, а прорабатывается индивидуально для каждого слоя.
Программы для трехмерного моделирования и 3D печати на русском языке от «ЗВСОФТ»
Компания «ЗВСОФТ» предлагает профессиональное программное обеспечение, которое подходит специалистам разной сферы деятельности. ПО подойдет инженерам-техникам, строителям, архитекторам, дизайнерам, а также может использоваться для рендеринга и трехмерной анимации.
ZW3D
CAD система нового поколения. Есть версии Lite, Standard, Professional и Premium. САПР подходит для самых сложных и объемных задач, для производства высокой трудности, полностью подходит для работы на станках с ЧПУ.
Большой потенциал для создания 3Д моделей – твердотельных, поверхностных, каркасных. Можно моделировать все начиная от объектов со сложными текстурами (например, человеческое лицо), заканчивая полной проработкой автомобиля. И все в одном файле – все узлы, элементы в одном пакете, на разных уровнях. Все детали собираются в один макет, чтобы представить все в формате визуализации. Видео, как использовать возможности ZW3D, можно посмотреть ЗДЕСЬ.
Form•Z
Идеальный софт для 3D моделирования. Поддерживает детальную прорисовку, имеет ряд необходимых функций для оптимального изображения скругленных и сложных линий, для создания естественных изгибов.
Реализуется в трех версиях – free, Jr и Pro в зависимости от потребностей и степени освоения технологией. Уже в бесплатном приложении можно опробовать свои возможности проектировщика на высоком уровне и подготовить макет к печати. При этом поддерживаются все основные функции – структурированное моделирование, скругление линий. Имеется возможность напрямую открывать проекты с расширение *.skp, выполненные в SketchUP.
Для более продвинутых пользователей и для создания сложных объектов можно выбрать одну из версий – Jr или Pro. Дополнительные возможности – можно конструировать как твердотельные, так и поверхностные (сеткой) объекты. Нет такой формы, какую невозможно было бы создать в formZ – результатом работы является многообразие геометрических форм – как прямых, так и с неровной поверхностью, построенных вручную по опорным точкам или по математическим формулам. Есть возможность анимации, рендеринга, установки плагина V-Ray или RenderZone.
Вебинар, посвященный моделированию в FormZ с последующей печатью на 3D принтере можно посмотреть ЗДЕСЬ.
Начинайте познавать мир 3D моделирования с программами от «ЗВСОФТ».
