3D-моделирование

  

 

Каждый человек создан по «неповторимым чертежам», наверное, поэтому большинство людей имеет такую тягу к эксклюзивным вещам. Предметы искусства, средства передвижения, даже чехлы для мобильных телефонов — все это человек пытается сделать индивидуальным, не таким как у всех. И сегодня есть способ удовлетворить общий спрос на уникальные вещи — это 3D-моделирование или создание образа любого объекта или инженерной системы в цифровом трехмерном виде.

3D-моделирование - это процесс создания виртуальных объемных моделей любых объектов, позволяющий максимально точно представить форму, размер, текстуру объекта, оценить внешний вид и эргономику изделия.

3D-моделирование - отличный инструмент для строительных и инженерных организаций, студий дизайна, ювелирных мастерских, промышленных предприятий и заводов, проектирующих прототипы.

 

Мы уже писали, что наиболее популярными программными пакетами для моделирования являются:

1. Твердотельное моделирование(CAD)

- ArhiCad
- Autodesk:
           AutoCAD
           Fusion
           Inventor
           Revit
- Dassault Systems:
           СATIA
           SolidEdge
           Solidworks
- ProENGINEER
- Rhinoceros
- Siemens Unigrafics NX
- SpaceClaim
- TopSolid
- Компас 3D
- T-FLEX CAD

 

 
2. Обработка сетки (полигонов) и облака точек (Mesh & Point Cloud Editor)

- FaroSCENE    
- Geomagic Design X
- PointTools 
- Cyclone    
- 3DS Max
- Zbrush
- Blender
- Artec Studio

 

 

 

 

 

3. Проектирование программ обработки ЧПУ (CAM)

- Alphacam
- Delcam:
           PowerMill
           ArtCam
           FeatureCam
- MasterCam
- СпрутCAM
 -NC Simul
- Geomagic Design Direct

 

 

 

 

 
4. Симуляторы 

- 3D Automate  
- 3D Simulate 

 

 

 

 

 

 

 

 

Программы непосредственно для создания модели с нуля делятся на два типа: программы твердотельного моделирования и программы полигонального моделирования. Различаются они тем, что в первом типе (например, Компас) модель представлена как сумма поверхностей или элементарных тел вроде кубиков, описанных конечными точками. Во втором типе (например, Blender) модель выглядит как набор треугольников (полигонов), которые соединены между собой, и обычно она полая.

В поверхностном моделировании сначала создаются и модифицируются требуемым образом поверхности, описывающие отдельные элементы моделируемого объекта. Эти поверхности обрезают по линиям пересечения, сопрягают друг с другом поверхностями скругления или перехода, а также выполняют над ними другие операции. Затем из полученных поверхностей собирают оболочку. В поверхностном моделировании результирующая оболочка не обязательно должна быть замкнутой. Она может отражать лишь часть (главную часть) моделируемого объекта. Поверхностное моделирование позволяет сосредоточить усилия на сложных формах объекта и широко применяется для проектирования кузовов автомобилей и планеров самолетов.

В твердотельном моделировании с самого начала работа идет с оболочками тел, а не с отдельными поверхностями. Оболочки полностью описывают поверхности моделируемых объектов, отделяющие их внутренний объем от остальной части пространства. Процесс построения оболочки тела в данном случае аналогичен процессу изготовления моделируемого объекта. Сначала создается оболочка некоторой заготовки простой формы. Далее оболочка заготовки изменяется необходимым образом. Для этого используются булевы операции над телами, операция построения тонкостенного тела из заготовки, операция скругления ребер, операция построения ребер жесткости и другие операции. С помощью операций оболочке тела придается требуемая форма.

Два подхода к моделированию имеют много общего и отличаются технологией создания модели. В обоих случаях выполняются аналогичные действия, но в разной последовательности. В следующей главе мы рассмотрим моделирование твердых тел, так как оно включает в себя все элементы поверхностного моделирования.

Для создания трёхмерной модели человека обычно применяется ручной 3D-сканер. Итогом 3D-сканирования является цифровой трехмерный прототип объекта формата STL. Его можно конвертировать в OBJ, AOP, PLY, ASCII, PTX, WRML и другие форматы, используемые сервисами моделирования или CAD-проектирования. Важным преимуществом является автоматическое определение геометрических элементов из отсканированных данных.

Затем в дело вступают программы обработки результатов 3D-сканирования, а также точечные и полигональные редакторы. Создаются редактируемые CAD-модели по данным 3D сканера. Это дает возможность воспроизвести объект без использования исходной технической документации, объединяются данные 3D-сканирования и CAD-проектирования в единый файл, подготавливается полная сборка модели.

В зависимости от сложности изделия и технического задания этот процесс может выполняться как одним специалистом без привлечения дополнительной техники, так и группой инженеров-профессионалов с использованием лазерных 3D-сканеров и другой специализированной аппаратуры. Соответственно, и время необходимое на это, может составлять от нескольких часов до нескольких суток.

 

 

Разработка моделей 3D может включать следующие этапы:

1. Сканирование объекта (контактным или бесконтактным способами)

2. Дополнительные измерения в труднодоступных местах (обычно контактным способом)

3. Редактирование или создание модели в САПР-программе на компьютере

4. Визуализация объекта (с применением технологий виртуальной реальности)

5. Анимация — приведение в движение узлов механизма или других подвижных объектов

Также в последующем полученные результаты могут быть распечатаны с использованием необходимого материала: гипса, воска, пластика, металла или композита.

 


Сферы применения

  

 

Компьютерное 3D-моделирование  сегодня востребовано во многих областях от сферы развлечений до конструирования объектов и машин военно-промышленного комплекса. Чаще всего оно используется для решения таких задач:

- Создание чертежей и разноплановой технической документации

- Написание управляющей программы для станков с ЧПУ

- Моделирование прототипов утерянных или новых ювелирных украшений по индивидуальному эскизу

- Визуализация проекта или карты отклонений готового объекта от него для контроля

- Изготовление деталей для поломанных механизмов, выпуск которых прекращен и других задач

 
Вне зависимости от того, что необходимо выполнить: моделирование системы водоснабжения, креплений для сноуборда, памятника архитектуры или даже 3D-статуэтку любимой тещи — все это могут сделать специалисты из нашей команды.

Обращайтесь, мы всегда рады новым и нестандартным задачам!