ПЗ (1229418), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Как правило, моделирование сложных объектов с последующим преобразованием в Editable poly начинается с построения параметрического объекта «Box», и поэтому способ моделирования общепринято называется «Box modeling»;

– моделирование на основе неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS)

– моделирование на основе т. н. «сеток кусков» или поверхностей Безье (Editable patch) – подходит для моделирования тел вращения;

– моделирование с использованием встроенных библиотек стандартных параметрических объектов (примитивов) и модификаторов;

– моделирование на основе сплайнов (Spline) с последующим применением модификатора Surface – примитивный аналог NURBS, удобный, однако, для создания объектов со сложными перетекающими формами, которые трудно создать методами полигонального моделирования;

– моделирование на основе сплайнов с последующим применением модификаторов Extrude, Lathe, Bevel Profile или создания на основе сплайнов объектов Loft. Этот метод широко применяется для архитектурного моделирования.

Методы моделирования могут сочетаться друг с другом. Моделирование на основе стандартных объектов, как правило, является основным методом моделирования и служит отправной точкой для создания объектов сложной структуры, что связано с использованием примитивов в сочетании друг с другом как элементарных частей составных объектов [10].

1. КОМПАС-3D

КОМПАС-3D – система трехмерного проектирования, ставшая стандартом для тысяч предприятий, благодаря сочетанию простоты освоения и легкости работы с мощными функциональными возможностями твердотельного и поверхностного моделирования [11].

Ключевой особенностью продукта является использование собственного математического ядра С3D и параметрических технологий, разработанных специалистами АСКОН.

КОМПАС-3D обеспечивает поддержку наиболее распространенных форматов 3D-моделей (STEP, ACIS, IGES, DWG, DXF), что позволяет организовывать эффективный обмен данными со смежными организациями и заказчиками, использующими любые CAD / CAM / CAE-системы в работе.

Программы данного семейства автоматически генерируют ассоциативные виды трёхмерных моделей (в том числе разрезы, сечения, местные разрезы, местные виды, виды по стрелке, виды с разрывом). Все они ассоциированы с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже.

Стандартные виды автоматически строятся в проекционной связи. Данные в основной надписи чертежа (обозначение, наименование, масса) синхронизируются с данными из трёхмерной модели. Имеется возможность связи трёхмерных моделей и чертежей со спецификациями, то есть при «надлежащем» проектировании спецификация может быть получена автоматически. Кроме того, изменения в чертеже или модели будут передаваться в спецификацию, и наоборот [12].

Основные компоненты КОМПАС-3D – собственно система трёхмерного твердотельного моделирования, универсальная система автоматизированного проектирования «Компас-График» и модуль проектирования спецификаций.

Система КОМПАС-3D предназначена для создания трёхмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства.

Ключевой особенностью КОМПАС-3D является использование собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных специалистами компании «Аскон».

1. Выбор 3D принтера

3D-принтеры развивают воображение. Во время работы на 3D-принтере постоянно рождаются новые идеи. Ведь принтер печатает самостоятельно, а оператор может спокойно следить за его работой и обдумывать новые идеи. 3D-принтер освобождает человека от рутинного труда и позволяет ему заниматься творчеством.

В настоящий момент на рынке представлен широкий спектр моделей 3D принтеров, позволяющих воспроизводить объекты практически в любой области человеческой деятельности. Принтеры отличаются технологией печати (струйная и лазерная), используемыми расходными материалами (пластик, керамика, металлы и т.п.).

Лазерная технология разделяется на следующие виды печати:

– лазерная стереолитография – ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом жидкий полимер затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик;

– лазерное сплавление (англ. melting) – лазер сплавляет порошок из металла или пластика, слой за слоем, в контур будущей детали;

– ламинирование – деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контуре сечения будущей детали.

Струйная технология:

– застывание материала при охлаждении – раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта;

– полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы – способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета;

– склеивание или спекание порошкообразного материала – порошковая основа (на основе измельчённой бумаги или целлюлозы) склеивается жидким (иногда клеющим) веществом, поступающим из струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя вещества различных цветов. Существуют образцы 3D-принтеров, использующих головки струйных принтеров;

– применение густых керамических смесей в качестве самоотверждаемого материала для 3D-печати крупных архитектурных моделей;

– биопринтеры – ранние экспериментальные установки, в которых печать 3D-структуры будущего объекта (органа для пересадки) производится каплями, содержащими живые клетки. Далее деление, рост и модификации клеток обеспечивает окончательное формирование объекта.

Помимо используемой технологии печати и материала принтеры различаются размерами рабочей поверхности, точностью печати и ценой. Область применения принтеров накладывает свои ограничения на выбор той или иной модели устройства [14].

Выбор 3D принтеров осуществлялся по следующим критериям:

– применение принтера;

– используемые материалы;

­– объем рабочей камеры;

– точность печати;

– скорость печати;

– простота использования.

В лаборатории трехмерной графики печати 3D принтеры будут применяться в образовательных целях для создания твердотельных моделей и их дальнейшего использования в учебном процессе, а так же для визуализации простых моделей, разработанных учениками в процессе обучения 3D моделированию. Данные модели не требуют высокой точности и детализации печатаемых объектов. Исходя из этого, необходимы принтеры, использующие технологию моделирования методом послойного наплавления (Fused deposition modeling (FDM)), подразумевающую создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели. Оптимальное соотношение качества и скорости печати будет достигнуто при нанесении пластика с толщиной слоя 0,2 мм.

FDM-принтеры предназначены для печати термопластиками, среди которых есть полилактид (PLA-пластик), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS-пластик), нейлон, поликарбонат, полиэтилен и многими другие, широко распространенные в современной промышленности [13].

При создании моделей будет использоваться ABS и PLA термопластики, которые считаются самыми доступными и прочными материалами, подходящими по своим свойствам для печати выбранных объектов.

Исходя их того, что обучающиеся являются начинающими разработчиками 3D моделей, и их результаты на первых этапах обучения имеют, как правило, большое количество неточностей и ошибок, то выводить на печать модели больших размеров нецелесообразно. Поэтому оптимальными размерами рабочей поверхности принтера являются 200×200×200 мм. Такие параметры позволяют добиться необходимой точности и представления при визуализации любых объектов.

Немаловажным аспектом при выборе принтеров является простота его использования, так как принтеры предназначены для обучения школьников, ранее не использовавших данную технику. В связи с этим программное обеспечение принтера должно иметь интуитивно понятный интерфейс, позволяющий быстро освоить все необходимые функции и настройки, необходимые для вывода на печать созданного объекта.

1. 3D принтер PrintBox3D One

Данный принтер разработан в России командой инженеров по ЧПУ оборудованию. При проектировании было взято самое лучшее, что есть на данный момент в сфере производства оборудования для 3D печати: электроника, механика, программное обеспечение.

Основа принтера – жесткий алюминиевый каркас, который обеспечивает необходимую точность движения всех элементов (моторы, направляющие, ремни и шестеренки), а также позволяет работать на высоких скоростях, которые не доступны другим FDM принтерам. К примеру, один кубический сантиметр PrintBox3D One печатает за две минуты.

Практически у всех 3D принтеров с ростом скорости падает качество моделей, но благодаря сочетанию каркаса, механики и электроники в PrintBox3D One этот эффект значительно ниже, чем у аналогичных машин. То есть, при печати на одинаковой скорости модель в сравнении с другими принтерами по качеству будет лучше.

Для того, чтобы аппарат успевал подавать пластик на высоких скоростях, а также делал подачу пластика беспрерывно, инженеры разработали уникальную систему подачи пластика. Пластик подается не протираясь зубьями подающей шестеренки, а проходит по специальному зажимному каналу.

PrintBox3D One имеет хорошее качество печати. За счет сочетания уникальных характеристик и оптимально подобранных сопел, можно печатать с минимальной высотой слоя в 50 мкм. На сегодняшний день мало 3D принтеров в FDM сегменте с таким качеством печати. Для достижения высокого результата можно устанавливать на PrintBox сопла разных диаметров: 0,2 и 0,3 мм, а в ближайшем будущем производитель обещает добавить и сопло 0,5 мм.

Мало того, аппарат просто превосходно печатает многие нависающие элементы без использования поддерживающих структур. Это достигается за счет быстрого охлаждения выдавливаемого пластика тремя вентиляторами, установленными в задней части корпуса 3D принтера.

Преимущества:

– высокая скорость печати моделей – до 30 см³/час;

– высокое качество печати – высота слоя до 50 мкм;

– уникальная скоростная система подачи пластика, застревание пластика в которой практически исключено;

– отсутствие люфтов конструкции, так как используются высококачественные линейные направляющие;

– подогреваемый регулируемый стол из алюминия - прочный и долговечный;

– возможность использования сопла 0,2 для печати высокого разрешения, а также сопла 0,5 для быстрой печати больших моделей;

– программное обеспечение для всех современных операционных систем;

– русифицированное программное обеспечение.

1. Ultimaker Original

Все элементы принтера выполнены из высококачественных материалов, электроника и ПО лучшего качества, имеет очень легкий и, в тоже время, крепкий корпус из березового дерева. Принтер поставляется в разобранном виде, комплектом для сборки.

Данный принтер достаточно быстрый. Максимальная скорость печати - до 150 мм/сек. При этом максимальное качество может быть установлено в 50 мкм. Установлена система активного охлаждения печатаемого объекта. Такие характеристики в совокупности с большим размером стола (210х210х205) дают огромное преимущество владельцу устройства: можно печать практически любые модели, начиная от небольших сложных игрушек, до солидных инженерных и больших архитектурных объектов [15].

1. Программы для работы с 3D принтарами

Для работы с принтером Ultimaker Original используется Cura – бесплатно распространяемое кроссплатформенное программное обеспечение с открытым исходным кодом (Open Source), большим выбором настроек и плагинов. Обладает широким функционалом, вплоть до изменения температуры экструдера во время печати. Просчет модели происходит крайне быстро, «на лету», связано это с тем, что в ПО применен собственный высокоскоростной слайсер (программа для перевода 3D модели в управляющий код для 3D принтера). Данное ПО считается одним из лучших в мире. В подтверждение тому - огромное количество китайских, европейский и российских 3D принтеров разрабатывается под работу с этим софтом. Но главное - это очень удобная для пользователя программа, с которой легко освоится даже начинающий пользователь [16].

Характеристики

Список файлов ВКР