¬аше окно в мир —јѕ–
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

14 феврал€ 2022

ѕодготовка 3D моделей к 3D печати в T-FLEX CAD 17

ѕолина √ончарова, специалист отдела маркетинга «јќ Ђ“оп —истемыї

ѕолина √ончарова

ќригинал публикации на сайте компании Ђ“оп —истемыї


 онструкторска€ система T-FLEX CAD позвол€ет не только создавать 3D модели любой сложности, но и подготавливать их к 3D печати. ѕричЄм все необходимые дл€ этого инструменты есть и в ”чебной версии T-FLEX CAD. Ќачина€ со сборки 17.0.55.0 диалог параметров экспорта в полигональные сеточные форматы стал немодальным, так что теперь по€вилась возможность осуществл€ть навигацию по модели при задании параметров экспорта.  роме того, стало возможно отображение сетки треугольников перед сохранением в сеточные форматы и перезадание пути сохранени€ файла.

¬ св€зи с этим мы решили подробно рассказать, как воспользоватьс€ всеми возможност€ми экспорта T-FLEX CAD 17 в сеточные форматы, чтобы максимально эффективно подготовить вашу модель к 3D печати.


ѕеред тем как начать описание подготовки модели к печати, скажем пару слов о процессах, которые предшествуют моделированию. ѕервоначально став€тс€ задачи, которые будет решать прототип. ƒалее определ€етс€ технологи€ печати, а также характеристики оборудовани€ и используемого материала. ќт этих параметров будет зависеть дальнейша€ подготовка 3D модели к печати или создание модели с нул€. ¬ыбор оборудовани€ и материала также позволит определить максимальный размер прототипа, стоимость печати.

ƒл€ того чтобы получить напечатанную модель высокого качества, необходимо все возможные дефекты предотвратить еще на этапе проектировани€. —уществует также еще р€д особенностей моделировани€, которые завис€т от выбранной технологии печати. — этими особенност€ми необходимо более подробно ознакомитьс€ перед началом процесса моделировани€. »х разнообразие настолько обширно, что ознакомление с ними заслуживает отдельной статьи.

ѕор€док подготовки к 3D печати рассмотрим на примере реального объекта Ч парового пистолета, модель которого была разработана компанией Ђ÷ентр прототипировани€ и дизайна ћ√“” “ћјћ»”ї по заказу VDAshop. Ќа рис. 1 изображен рендер 3D модели, созданный в T-FLEX CAD.

–ис. 1. –ендер модели парового пистолета

–ис. 1. –ендер модели парового пистолета

ѕроверка моделей в T-FLEX CAD

ѕеред выполнением экспорта готовую модель необходимо проверить. —делать это можно при помощи команды ѕроверка модели, котора€ находитс€ во вкладке јнализ. ƒанна€ команда предназначена дл€ проведени€ диагностики выбранного тела на предмет ошибок в его геометрии, которые могут повлечь за собой дефекты при экспорте в нужный формат и, как следствие, 3D печати. “акие ошибки могут по€витьс€ ещЄ в процессе создани€ 3D модели, поскольку автоматически производитс€ только локальна€ проверка. Ќа полную же проверку, в зависимости от сложности модели, может понадобитьс€ некоторое врем€.

–ис. 2. ѕроверка модели парового пистолета

–ис. 2. ѕроверка модели парового пистолета

Ќа рис. 2 видно, что команда нашла ошибку в операции. Ѕез ее устранени€ не рекомендуетс€ продолжать экспорт модели.

ѕри экспорте в сеточную геометрию могут возникать следующие типы ошибок:

  • «азоры €вл€ютс€ самой распространЄнной ошибкой. ќни возникают, когда соседние треугольники не имеют двух общих вершин, вследствие чего в сетке некоторые из них могут исчезнуть (рис. 3). „асто такие ошибки по€вл€ютс€ из-за неаккуратности создани€ 3D модели: остаютс€ необрезанные поверхности, не выполн€ютс€ сшивка поверхностей или булевы операции. ≈сли не устранить эту ошибку, то модель будет распечатана некорректно. ѕредставьте, что модель необходимо опустить в воду. “ак вот: модель можно отправл€ть на печать только в случае, если вода не просочитс€ с еЄ поверхности внутрь.
    –ис. 3. «азоры, возникающие между треугольниками сетки

    –ис. 3. «азоры, возникающие между треугольниками сетки

  • ѕересечение треугольников возникает, когда две поверхности перекрываютс€ или пересекаютс€ между собой (рис. 4). “акую ошибку можно распознать по зигзагообразной форме на поверхности модели. ѕересечение треугольников может привести к неконтролируемому нанесению материала в проблемной зоне, а также забивке сопла или другого нанос€щего материал инструмента (головок печати, форсунки).
    –ис. 4. ќшибка в геометрии сетки, вызванна€ пересечением треугольников

    –ис. 4. ќшибка в геометрии сетки, вызванна€ пересечением треугольников

  • ѕеревернутые нормали.  аждый треугольник имеет вектор нормали, который направлен к внешней поверхности модели. ќн служит дл€ указани€ принтеру направлени€, в котором необходимо добавл€ть материал. ≈сли нормаль направлена в противоположную сторону, то это может привести к ошибке в работе принтера, так как он не сможет распознать внутреннюю и внешнюю поверхности модели.
  • ¬ырождение треугольников €вл€етс€ еще одной причиной, по которой могут возникать ошибки печати. “акие треугольники не имеют нормали из-за нарушений в построении формы. —уществует два основных типа вырождени€ треугольников:

    • √еометрическое вырождение возникает, когда все стороны коллинеарны, а вершины различны (рис. 5). “акие треугольники содержат не€вную топологическую информацию о св€зи поверхностей, но при отсутствии нормали принтер может распознавать ее неправильно.
      –ис. 5. √еометрическое вырождение €чеек сетки

      –ис. 5. √еометрическое вырождение €чеек сетки

    • “опологическое вырождение возникает при совпадении двух или более вершин треугольников (рис. 6). ќно не вли€ет на другие треугольники, но перед печатью его также необходимо исправить, поскольку это может привести к сбою программы печати.
      –ис. 6. “опологическое вырождение €чеек сетки

      –ис. 6. “опологическое вырождение €чеек сетки


»справить модель помогут специальные инструменты вкладки ѕоверхности T-FLEX CAD (рис. 7).

–ис. 7. √руппа инструментов дл€ работы с поверхност€ми

–ис. 7. √руппа инструментов дл€ работы с поверхност€ми

«ачастую ошибки возникают при импорте 3D моделей из форматов других —јѕ– вследствие неаккуратного создани€ исходных файлов или нарушени€ правил 3D моделировани€. ƒл€ предотвращени€ возникновени€ подобных ошибок существует специальна€ опци€ Ћечение модели, котора€ будет провер€ть и лечить геометрию в процессе импорта (рис. 8). ¬ ”чебной версии T-FLEX CAD возможен импорт моделей в формате STEP; лечение будет осуществл€тьс€ по умолчанию, без необходимости простановки специального флага.

–ис. 8. ƒиалог импорта моделей из других форматов

–ис. 8. ƒиалог импорта моделей из других форматов

“еперь возьмем другую модель и также попробуем провести проверку модели (рис. 9).

–ис. 9. ѕроверка модели без ошибок

–ис. 9. ѕроверка модели без ошибок

 оманда не нашла ошибок, эта деталь может быть экспортирована в STL и другие сетки без дополнительных исправлений.

Ёкспорт в STL

T-FLEX CAD позвол€ет экспортировать 3D модели во все необходимые форматы файлов (рис. 10).

–ис.10. ƒиалоговое окно экспорта T-FLEX CAD

–ис.10. ƒиалоговое окно экспорта T-FLEX CAD

Ќапомним, что бесплатна€ ”чебна€ верси€ позвол€ет экспортировать в сеточные форматы (STL, VRML, OBJ, PLY, 3D PDF, X3D, U3D). Ќаиболее распространЄнным форматом дл€ 3D печати €вл€етс€ STL.

ѕри подготовке модели к печати удобнее и быстрее использовать специальную команду ѕечать 3D, котора€ автоматически сохранит файл в формате STL (рис. 11).

–ис. 11.  оманда ѕечать 3D

–ис. 11.  оманда ѕечать 3D

—истема предложит сохранить файл в выбранном формате, после чего откроетс€ окно параметров экспорта и включитс€ динамический просмотр сетки 3D модели (рис. 12).

–ис. 12. ѕроцесс настройки сетки перед экспортом

–ис. 12. ѕроцесс настройки сетки перед экспортом

–азберем более подробно параметры в диалоговом окне экспорта.

«апаковать в архив. —окращает объем полученного файла и позвол€ет хранить в одном файле все необходимые данные. Ќапример, можно передать выгруженные детали и сборочные единицы в виде архива на печать.

ќтдельный файл дл€ каждого тела. ƒл€ каждого тела в сборке будет создан отдельный сеточный файл. ¬ ином случае модель, пусть даже и состо€ща€ из нескольких деталей и сборочных единиц, будет сохранена в общий файл.

Ќа рис. 13 изображена STL-модель с общей сеткой дл€ всех элементов в модели. Ќа этом же примере можно увидеть грубое исполнение сетки.

–ис. 13. ћодель парового пистолета, экспортированна€ с грубой сеткой

–ис. 13. ћодель парового пистолета, экспортированна€ с грубой сеткой

“ип файла:

  • двоичный (с поддержкой цвета) Ч бинарный формат с поддержкой цвета. “ела хран€тс€ в виде одной большой сетки. —етка при этом состоит из множества оболочек. ƒл€ выделени€ тел в самосто€тельные оболочки понадоб€тс€ специальные инструменты в ѕќ дл€ работы с фасетной геометрией. ƒвоичные файлы также характеризуютс€ малым размером и поддерживают передачу цвета.
  • ASCII (многотельность) Ч текстовый формат без поддержки цвета. “ела разделены на отдельные сетки. ƒл€ дальнейшей работы с фасетной геометрией не потребуютс€ специальные инструменты Ч поэтому можно использовать упрощЄнные версии ѕќ.

ѕоддержка цвета. ћожно выбрать один из двух стандартных форматов: ‘ормат VisCAM и SolidView или ‘ормат Materialise Magics. “акже можно выбрать пункт Ќет цвета.

 ачество сетки. «адаЄт качество изображени€ экспортируемой модели. „ем выше качество, тем точнее получитс€ деталь или сборка при 3D печати и тем больше будет размер сохран€емого файла.

»сходна€ система координат. ѕозвол€ет выбрать Ћ— , котора€ определит начальную ориентацию модели при открытии экспортированного файла.

ќткрыть файл. ќпци€ позвол€ет открыть файл после экспорта в программе, с которой этот формат ассоциирован в Windows.

Ќастройка качества сетки

¬ диалоге параметров экспорта T-FLEX CAD стало возможным осуществл€ть навигацию по модели.

ѕо умолчанию качество сетки будет установлено “екущее, что соответствует качеству изображени€ 3D модели в текущий момент. ѕо умолчанию прин€то —тандартное качество. ѕользователь может выставл€ть необходимые значени€ и сразу провер€ть результат экспорта. “акже возможно управл€ть качеством сетки при помощи ползунков. ƒл€ этого в настройках качества сетки необходимо выбрать Ч ѕользовател€ (рис. 14).

–ис. 14. ƒиалоговое окно настройки качества сетки T-FLEX CAD

–ис. 14. ƒиалоговое окно настройки качества сетки T-FLEX CAD

—равним разные настройки сетки. ƒл€ этого возьмем одну из деталей корпуса парового пистолета.

—лева изображена стандартна€ сетка, созданна€ по умолчанию. —етка справа получена перемещением ползунков настройки почти к максимальным значени€м. Ќастройки необходимо применить, чтобы изменени€ отразились на модели (рис. 15).

–ис. 15. —равнени€ сеток разного качества

–ис. 15. —равнени€ сеток разного качества

 оличество полигонов увеличилось, а качество сетки значительно улучшилось. “аким образом, по€вилась возможность настроить параметры исход€ из конкретных требований к качеству детали.

—крытие элементов

—крытые в 3D модели элементы экспортироватьс€ в STL и другие сетки не будут. Ёто очень удобно, когда нет необходимости в печати всех деталей сборки. —ледует выбрать ненужную дл€ экспорта деталь, погасить еЄ, а затем повторить действи€, описанные выше, дл€ экспорта в STL.

ƒл€ примера скроем болты, которые не требуютс€ дл€ печати (рис. 16).

–ис. 16. ѕроцесс скрыти€ деталей модели из сцены

–ис. 16. ѕроцесс скрыти€ деталей модели из сцены

–ис. 17. —етка модели, построенна€ с учЄтом срытых элементов

–ис. 17. —етка модели, построенна€ с учЄтом срытых элементов

Ќа рис. 17 видно, что полученна€ STL не содержит болтов, хот€ они не были удалены из сборки.

Ётим же способом можно воспользоватьс€, если необходимо экспортировать только одну деталь. ¬место ѕогасить выбираетс€ ѕоказать только выбранные.

ƒанна€ функци€ необходима, если в сборке присутствуют детали, существенно различающиес€ по габаритам. ѕараметры настройки сетки отлично подойдут, например, дл€ крупногабаритной детали, в то врем€ как на небольших детал€х будет заметно снижатьс€ качество из-за недостаточного количества треугольников. ѕоэтому детали таких сборок необходимо экспортировать отдельно с разными настройками.

Ёкспорт резьбы

„асто начинающие пользователи сталкиваютс€ с проблемой при экспорте резьбы. ƒело в том, что резьба в модели T-FLEX CAD косметическа€ Ч она служит дл€ еЄ визуализации и создани€ чертежей. Ќа рис. 18 представлен болт с косметической резьбой и сетка, полученна€ по такой модели.

–ис. 18. —етка болта с косметической резьбой

–ис. 18. —етка болта с косметической резьбой

 ак видно из рис. 18, резьба не экспортировалась. »справить это можно с помощью физической резьбы, которую можно найти в меню документов по умолчанию.

¬ыбираетс€ –езьба метрическа€ вал √ќ—“ 9150, еЄ вставл€ют по правилам вставки 3D фрагментов. –езьба содержит коннекторы, которые позвол€ют при использовании библиотеки стандартных изделий T-FLEX CAD (болты, винты, гайки, подшипники и пр.) автоматически считывать диаметр и шаг резьбы со стандартного издели€. ќстаЄтс€ задать только длину резьбового участка. ¬ диалоговом окне диаметр вала, шаг и длина резьбы могут быть установлены вручную. ¬ажно, чтобы диаметр резьбы был равен диаметру цилиндрического участка детали, на который она наноситс€ автоматически; задаетс€ максимальное значение шага (крупный шаг, если доступен дл€ выбранного исполнени€), которое можно заменить на меньшее (рис. 19).

–ис. 19. ѕроцесс построени€ физической резьбы в T-FLEX CAD 17

–ис. 19. ѕроцесс построени€ физической резьбы в T-FLEX CAD 17

ќб€зательно нужно €вно указать тело, на которое резьба наноситс€, и завершить операцию.

–езьба готова! “еперь полученную модель болта можно экспортировать в STL (рис. 20).

–ис. 20. —етка болта с физической резьбой

–ис. 20. —етка болта с физической резьбой

Ќа резьбе сформировалась сетка, а значит, така€ деталь пригодна дл€ 3D печати.  роме того, физическа€ резьба может потребоватьс€ дл€ проведени€, например, прочностного анализа и определени€ точной массы детали.

“еперь полученный файл можно загружать в установленное ѕќ дл€ работы с сетками (слайсеры или профессиональные программы) (рис. 21).

–ис. 21. STL файл, помещенный в ѕќ дл€ 3D печати

–ис. 21. STL файл, помещенный в ѕќ дл€ 3D печати

ј вот как напечаталась модель из нашего примера на принтере PICASO 3D Designer PRO 250 (рис. 22).

–ис. 22. STL файл, помещенный в ѕќ дл€ 3D печати

–ис. 22. ћодель парового пистолета, напечатанна€ на 3D принтере

Ѕолее подробно ознакомитьс€ с алгоритмом подготовки 3D модели к 3D печати можно с помощью нашего видеоурока:



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Ќе пора ли на смену BIM вбросить свежую трехбуквенную комбинацию
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2022 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.