Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы компьютерной графики 3D-моделирование и 3D-печать. Учебное пособие
.pdf
5.3. Обзор слайсеров для 3D-печати
91
теры и её можно увидеть в комплекте с принтерами, начиная от недорогих
стартовых принтеров и заканчивая принтерами для профессионалов.
В большинстве случаев первое использование принтера будет осуществляться с помощью поставляемого программного обеспечения и
конфигурации. Кроме того, всегда можно найти помощь в сообществе.
Многие пользователи не переходят от Slic3r к другим подобным программам потому, что Slic3r делает то, что ему нужно. При этом одной из
функций, которые нравятся пользователям Slic3r, является возможность
иметь переменную высоту слоя. Благодаря большому количеству разнообразных функций Slic3r удовлетворит специалистов и профессионалов по
3D-печати, но новички, скорее всего, сочтут этот слайсер сложным.
Плюсы программы:
• благодаря функциям, используемым в реальном времени, про-
граммное обеспечение работает достаточно быстро даже на медленных
компьютерах;
• если изменить настройку, программа будет рассчитывать только
затронутые детали.
• Slic3r включает в себя инкрементальную нарезку в реальном вре-
мени, предварительный просмотр в 3D, предварительный просмотр траектории в 2D и 3D, трёхмерные заливки в сотах, настраиваемую форму, интеграцию с OctoPrint, регулирование давления и многое другое.
Программа бесплатная с поддержкой ОС и ПО: Windows, macOS,
Linux.
SliceCrafter. Онлайн-программа для 3D-принтеров основана на
IceSL, т.е. пользователи Mac тоже могут частично (без функции редактирования кода OpenSCAD) её использовать. Несмотря на то, что возможности подготовки слоёв практически совпадают с IceSL, некоторые полезные функций IceSL отсутствуют в SliceCrafter. Программа предоставляет
возможность загрузки своего файла STL по ссылке.
Слайсер SliceCrafter скорее ориентирован на опытных пользователей, которым нравится всё настраивать для достижения идеальных результатов.
Плюсы программы – можно генерировать G-код, не устанавливая
программное обеспечение 3D-слайсера, или зарегистрироваться в одном
из крупных онлайн-сервисов.
5. Обзор программ 3D-моделирования и слайсеров
92
Минусы программы – маловато функций из настольного приложе-
ния.
Программа бесплатная. Поддерживаемые ОС и ПО – Браузер.
Simplify3D. Это программное обеспечение имеет все функции, необходимые для управления 3D-принтером и отдельными процессами печати,
что позволяет оптимизировать модель для 3D-печати и устранить неполадки при печати. Simplify3D является сверхбыстрым слайсером: нарезка некоторых файлов STL, которые занимали минуты в Cura, в Simplify3D занимает несколько секунд. По данным разработчика Simplify3D поддерживает
почти 95 % всех современных настольных 3D-принтеров. Список совместимых 3D-принтеров включает 125 отдельных принтеров.
Одна из самых интересных функций – обширный предварительный
просмотр. Можете просмотреть весь процесс печати на экране, перейти к
определенному разделу или только к одному слою. Предварительный
просмотр позволяет проверить каждый шаг процесса печати на экране.
Это отлично подходит для устранения неполадок и оптимизации вашей
модели до того, как она будет напечатана.
Допустима настройка двойной экструзии для двухцветной печати.
Программа автоматически создает структуры поддержки модели и даёт
полный контроль над ними: можно добавить дополнительные опорные
стойки или удалить существующие. На принтерах с двумя экструдерами
мастер двойной экструзии помогает печатать опорные конструкции из другого материала, например, растворимую нить, облегчающую снятие опоры.
Доступность: 150 долл. за лицензию на 2 компьютера.
Поддерживаемые ОС и ПО: Windows (XP и выше), Mac OS X (10.6
и выше) и Ubuntu Linux (12.10 и выше).
Netfabb Standard. Программа прошла долгий путь развития. Из
бесплатного слайсера стала развитым набором инструментов для обработки файлов STL. Программа предоставляет пользователю функции анализа, восстановления и редактирования STL-файлов до выполнения этапа
нарезки слоёв.
В 2015 г. компания Autodesk приобрела Netfabb и выделила в ней четыре продукта: Netfabb Standard, Premium, Ultimate и Simulation. Даже самая легкая версия среди этих продуктов представляет собой мощное сред-
5.3. Обзор слайсеров для 3D-печати
93
ство для 3D-печати. Standard, Premium и Ultimate являются инструментами,
в основном предназначенными для оптимизации моделей и подготовки к
производству. Netfabb Simulation специально оптимизирован для процессов
плавления в металлическом порошковом слое и направленного осаждения.
Это позволяет профессионалам запускать тесты на правильность печати
деталей. У программы есть такие функции, как возможность минимизировать и максимизировать учёт деформации и усадки деталей.
Плюсы программы – огромный арсенал для 3D-печати с возможно-
стью его использования студентами бесплатно в течение трех лет.
Минусы программы – большая цена.
Доступность программы: от 230 до 13 135 долл. (годовая подписка).
Поддерживаемые ОС и ПО: Windows
Pathio. Это новый слайсер, который ещё только разрабатывается,
но уже доступен в бета-версии (по состоянию на конец 2019 г.). Pathio не
передает G-код напрямую на принтер, а интеграция с Octoprint еще не
завершена. Разработчики говорят, что они сосредоточены на механизме
нарезки, который, по их мнению, абсолютно новый. Обычные слайсеры
быстро разрезают модель на 2D-слайсы, а затем решают, как реализовать
каждый слайс по отношению к оболочке и заполнению. Pathio работает в
трёхмерном пространстве, и разработчики утверждают, что это даёт преимущества для получения правильной толщины стенок и увеличения самонесущих геометрий.
Интересная особенность Pathio заключается в том, что вы можете
группировать детали в работе, и у каждой группы могут быть свои
настройки. Слайсер также предлагает скрипты на основе Jinja2. В планах
у разработчиков есть и множество других вещей, включая облачную синхронизацию между принтерами. Надо признать, что пользователи переключают слайсеры в зависимости от того, что они делают. Cura лучше
работает с одними моделями, Slic3r – с другими. Было бы хорошо иметь
один слайсер, который бы постоянно обновлялся на разных рабочих станциях и хорошо работал по всем направлениям. О реальных плюсах и минусах программы говорить рано.
Доступность: Бесплатно во время бета версии.
Поддерживаемые ОС и ПО: Windows, Linux, OSX..
5. Обзор программ 3D-моделирования и слайсеров
94
OctoPrint. Программа OctoPrint позволяет контролировать все действия принтера посредством веб-браузера и портативных устройств.
OctoPrint установлена на Raspberry Pi с возможностью её расширения через веб-камеры и библиотеки плагинов. Поэтому все задания на печать в
принтер можно загрузить без использования SD-карт. В результате отпадает необходимость в нарезке слоёв на компьютере, и достаточно отправить их по модели STL, как принтер сделает все остальное.
Плюсы программы – открытый исходный код, подходит для пользователей, желающих контролировать своё оборудование.
Поддерживаемые ОС и ПО: Windows, Raspberry Pi, macOS, Linux.
Tinkerine Suite. Разработчики утверждают, что Tinkerine Suite является наиболее эффективной и удобной для пользователя программой 3D-печати. Пользовательский интерфейс, бесспорно, имеет высокий уровень.
Предоставляется достаточно много инструментов, чтобы ощущать,
что вы контролируете процесс печати. Всё здесь интуитивно понятно и идеально подходит для начинающих пользователей. Однако более опытный
пользователь заметит, что это не самый лучший слайсер. Если 3D-модель
сложная, то Tinkerine Suite потребуется много времени для нарезки всех
слоев. Иногда слайсер неправильно определяет поверхность и полностью
пропускает мелкие детали. Tinkerine Suite можно и нужно улучшать.
Плюсы программы – доступность понимания для новичков.
Минусы программы – медленно нарезает слои.
Программа бесплатная с поддержкой ОС и ПО: Windows, Mac.
3DPrinterOS. Программа 3DPrinterOS интегрирует в себе все компо-
ненты, которые требуются для подготовки и реализации 3D-печати. Это облачная платформа. Для её использования требуется подключить 3D-принтер
к компьютеру и запустить программу в браузере или в приложении.
3DPrinterOS включает в себя функции, предоставляющие возможность восстановления сетки, выполнения загрузок с Sketchfab.com и печать на промышленном оборудовании. Существует бесплатный план программы, но
доступ к премиум-функциям платный. Однако разработчик гарантировал,
что нарезка на слои в 3DPrinterOS останется бесплатной.
Фактически программа 3DPrinterOS включает три приложения для
3D-принтеров, что позволяет поддерживать широкий диапазон принтеров.
Контрольные вопросы
95
Среди приложений Cloud Slicer – стандартное ПО для 3D-слайсеров, а
также программы Slicer 2 и Makerbot Slicer. Приложения Cloud Slicer и
Makerbot Slicer имеют почти одинаковый интерфейс и функциональную
наполненность.
Программа 3DPrinterOS может удовлетворить различные группы
пользователей, так как предоставляет возможности выбора различных
уровней сложности от простого через продвинутый к экспертному уровню.
Плюсы программы:
• после того, как G-код будет сгенерирован, можно посмотреть его
в «средстве просмотра путей»;
• можно ввести свои настройки в виде кода JSON.
Минусы программы – платное использование премиум-функций.
Программа поддерживает ОС и ПО: Браузер, Windows, Mac.
Выводы. Использование 3D-печати становится все более интен-
сивным. Различные варианты выбора материала и принтера предоставили
пользователям много возможностей. Помимо использования для создания
прототипов, 3D-принтеры находят другие варианты применения в разных
производствах. Однако для того, чтобы людям было удобно использовать
3D-печать, нужны программы для улучшения взаимодействия принтера с
пользователем. Это является причиной, почему постоянно разрабатывается так много программ-слайсеров для 3D-принтеров. При наличии такого большого количества программ для нарезки на слои трудно определить
наиболее подходящую программу для конкретных нужд пользователя.
Поэтому в большинстве случаев пользователи сначала устанавливают те
слайсеры, которые им не подходят.
Контрольные вопросы
1. Перечислите обязательные функции и возможности программ со-
здания 3D-моделей объектов.
2. Раскройте понятие рендеринга изображений.
3. Какие функции выполняют программы-слайсеры?
4. В каких форматах может храниться 3D-модель объекта?
5. Перечислите методы моделирования, которые должен содержать
продвинутый пакет трёхмерного моделирования, позволяющий создавать
3D-модели практически любых объектов.
5. Обзор программ 3D-моделирования и слайсеров
96
6. Раскройте понятие «полигональное моделирование».
7. Раскройте понятие «NURBS-моделирование».
8. Раскройте метод моделирования на основе поверхностей Безье.
9. Охарактеризуйте метод моделирования на основе библиотек
стандартных параметрических объектов.
10. Охарактеризуйте метод моделирования на основе сплайнов.
11. Какой из методов 3D-моделирования обычно является основным
методом создания объектов сложной структуры?
12. Перечислите несколько популярных программ 3D-моделирования
и укажите их основные возможности.
13. Как называются программы, переводящие описание объекта в
G-код?
14. Раскройте понятие «G-код».
15. Перечислите популярные слайсеры и укажите их возможности.
16. Перечислите основные функции программ-слайсеров.
17. Приведите наиболее известные компании, создающие слайсеры.
Контрольные вопросы
97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Первый 3D-принтер изобретён в 1983 г. американцем Чарльзом Халом и это изобретение имело огромное последствие для возникновения и
развития в производстве новых технологий. Однако настоящий успех
изобретение 3D-печати получило позже, уже в XXI в.
Широкое использование трёхмерной графики стимулировало существенное увеличение производительности компьютеров и в тоже время
сравнительно небольшое повышение их стоимости. В связи с этим значительно расширился круг пользователей, которым стали доступны возможности 3D-графики на своих домашних компьютерах.
Современные видеокарты персональных компьютеров не только
обеспечивают общение с трёхмерной графикой в реальном масштабе времени, но и позволяют использовать широкий набор средств создания реалистических изображений с их быстрой визуализацией на экране без привлечения ресурсов центрального процессора.
Возможность «комфортной» работы в трёхмерной области широко
используют не только в сфере создания компьютерных игр, но и в значительно более широкой области автоматизированного проектирования и
создания медицинских изделий и изделий в различных технических отраслях на базе применения современных материалов и 3D-печати.
Важнейшим этапом в процессе 3D-печати является создание модели объекта. От того, насколько будет полным соответствие между объектом и его моделью, зависит конечный результат 3D-печати. Этап создания
3D-модели объекта называется трёхмерным моделированием. В зависимости от решаемых задач модель объекта может быть полной (монолитной), т.е. фактически являться дубликатом реального объекта, но может
отражать только какую-то его сторону, рассматриваемую в задаче. В машиностроении требуется полная модель, которая должна содержать информацию о форме объекта и его внутреннем устройстве. В архитектуре и
строительстве, как правило, требуется модель поверхности сооружения.
При создании программ управления роботами достаточно иметь каркасную модель, которая является наиболее простой и поэтому позволяет отслеживать движения робота в реальном масштабе времени.
Заключение
98
Перечисленные пространственные модели – каркасные, поверхностные и монолитные описывают реальные объекты с разной степенью
подробности, что определяет их разную вычислительную сложность.
Перед процессом моделирования выбирается необходимое, оптимальное ПО. При этом формулируются основные функции и предоставляемые возможности 3D-программ, среди которых наиболее значимыми
являются:
• формирование 3D-модели сцены вместе с её объектами;
• наличие рендеринга (визуализации) и вывод полученного изоб-
ражения на поверхность визуализации;
• обработка и редактирование изображений.
В настоящее время рынок программ для трёхмерного моделирования представлен множеством программ с различными возможностями,
которые повышают эффективность рабочего процесса и обеспечивают
взаимосвязь программных продуктов между собой.
В современном мире проектирование изделий возможно и на персональном компьютере, а 3D-графика за счёт разработки трёхмерных интерфейсов программ изменит общение человека с компьютером, сделав
его более простым и комфортным.
Заглядывая в будущее технологий трёхмерной печати, можно прогнозировать их расширение, совершенствование, существенный рост качества изделий и свойств используемых материалов. Трёхмерная печать
постепенно в значительной мере заменит старые технологии в производственных цепочках и найдёт широкое применение в быту. При этом требуется как развитие технологий печати, изменение общественного мышления, так и развитие систем 3D-моделирования изделий.
Применение трёхмерной печати в архитектуре сократит сроки
строительства сооружений и их стоимость, а также будет способствовать
появлению инновационных подходов в архитектуре и строительстве.
В недалёком будущем появятся полноценные 3D-принтеры в медицине, которые не только обогатят инструментарий научных исследований,
но и будут использованы как для массового создания протезов, так и для
производства уникальных биологических органов.
Глоссарий
99
ГЛОССАРИЙ
3D-печать – процесс изготовления объекта с использованием
3D-модели и путём последовательного добавления слоёв материала.
3D-принтер – устройство для генерации трёхмерного объекта, по-
средством использования какой-либо технологии 3D-печати.
3D-сканер – устройство для трёхмерных измерений, сбора данных
об объектах и моделирования или анализа в цифровой среде.
3D-сканирование – способ перевода объекта в цифровой формат и
создания его 3D-модели для использования в системах CAD/CAM/CAE.
CAD / САПР – система автоматизированного проектирования
(создания цифровой модели для разработки, проектирования и изготовления).
NURBS – неоднородный рациональный би-сплайн; математическая
модель, используемая для моделирования кривых и поверхностей.
STL – формат файлов, который широко используется в процессе
быстрого прототипирования и автоматизированного производства.
Аддитивные технологии – технологии, позволяющие производить
любой объект в процессе его послойного «выращивания» на основе цифровой 3D-модели. Например, в 3D-печати наибольшее распространение
получили такие аддитивные технологии, как FDM, SLM, SLA и SLS.
Быстрое прототипирование – процесс создания объекта, включающий этап синтеза 3D-модели и заканчивая печатью объекта.
Видовое преобразование – преобразование координат объекта, которое выполняется на базе определённого ракурса визуализации объекта.
Виртуальная реальность – создание иллюзорного восприятия
действий в 3D-пространстве с использованием компьютерной системы.
Воксел – элемент растра с третьей координатой (объёмный растр);
массивы вокселей, описывающих объект, применяются в моделировании
трёхмерных объектов.
Воксельный рендеринг – визуализация объекта, которая проводится с использованием воксельной модели.
Графический интерфейс пользователя – специальная библиотека, включающая графические элементы, которая облегчает пользователю
Глоссарий
100
процесс общения с компьютерной системой на уровне привычных графических изображений.
Дизеринг – визуальный эффект, заключающийся в восприятии
оттенка цвета в зависимости от смешения цветов расположенных рядом
точек.
Динамическая привязка – функция, обеспечивающая постоянную, оптическую привязку сканера к объекту во время выполнения измерений с целью повышения точности измерений.
Интерактивная компьютерная графика – аппаратные и программные методы и средства, обеспечивающие пользователю диалог с
графической компьютерной системой.
Кастомизированное производство – использование 3D-технологий для массового производства по индивидуальным заказам.
Компьютерная анимация – вид трёхмерной анимации, который
создаётся с помощью компьютерной 3D-графики и находит применение в
сфере развлечений, производственной, научной и деловой областях.
Контроль геометрии – важнейшая задача 3D-сканирования по
обеспечению соответствия деталей техническим требованиям.
Лазерная стереолитография – одна из технологий 3D-печати, при
использовании которой слои формируются из жидкого фотополимера с
одновременным отверждением под воздействием лазерного луча.
Металлические порошки – мелкодисперсные гранулы разнообразных металлов и их сплавов.
Многоструйная 3D-печать (MultiJet Printing, MJP) – технология
высококачественного, послойного построения объектов с помощью фотополимерного или воскового материала.
Морфинг (morphing) – совокупность методов, предназначенных
для преобразования формы объектов.
Оптическая система измерения координат – решение для разработки, производства и контроля качества продукции, позволяет увеличить
точность и скорость сканирования крупногабаритных объектов.
Персональные 3D-принтеры – несложные бюджетные устройства, печатающие пластиковой нитью по технологии послойного наплавления.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]