Архитектурные модели для 3D-печати имеют много преимуществ. Тем не менее, в первую очередь следует учитывать различные факторы. Если вы хотите сделать свои архитектурные модели с помощью 3D-принтера, вы должны точно знать следующее.

3D печать была одной из самых обсуждаемых технологий в этом десятилетии. Некоторые считают это началом третьей промышленной революции. Другие даже сравнивали это с изобретением компьютеров и предсказывали, что эти машины могут иметь аналогичные эффекты.

Как только технология смогла дойти для архитекторов 3D печатные проекты стали удачей для отрасли. Это позволило инженерам быстро и недорого создать масштабные модели сложных конструкций.

Удивительно, но с помощью этой технологии также были построены цельные конструкции. Первая 3D-типография была недавно достроена в Нидерландах. Мы добились такого же успеха в Китае, где инженерам удалось построить дома с использованием материалов для 3D-печати. Первый 3D-печатный мост был недавно построен в Испании.

Вот изображение недавно законченного 3D-печатного моста в Испании:

Однако в этой статье мы хотим рассмотреть только архитектурные модели, напечатанные на 3D-принтере. В то время как все большие здания и стильные мосты, напечатанные с использованием 3D-технологий в разных частях света, являются прекрасным зрелищем, самое важное влияние 3D-печати в отрасли оказывает создание моделей.

Архитектурные модели являются одними из самых сложных продуктов. Построение относительно простой модели может занять много недель и, как правило, стоит сотни, а в некоторых случаях даже тысячи долларов.

Не так с 3D печатью. Эта технология произвела революцию в процессе архитектурного моделирования. И не только с точки зрения цены. Время также улучшилось. Модели, на создание которых раньше уходили дни, теперь можно завершить за несколько часов.

Это еще не все. 3D-печать помогла разработчикам моделей архитектуры тремя другими способами:

  1. Полная интеграция: большинство архитектурных фирм уже используют приложения САПР и имеют свои собственные команды дизайнеров. Это означает, что компания, которая представляет 3D-принтер, не должна ничего менять. Вы просто подключаете принтер к компьютеру, чтобы приступить к созданию 3D-печатных архитектурных моделей. Если у вас нет 3D-принтера, вы можете распечатать свою модель в профессиональной службе 3D-печати.
  2. Добавлены опции дизайна: с помощью 3D-принтеров архитекторы могут свободно проектировать, не беспокоясь о человеческих ошибках. Это обычно приводит к очень точным моделям. Благодаря этой свободе вы можете расширить границы своего дизайна и опробовать новые возможности, поскольку вы можете быстро, точно и с минимальными затратами воспроизводить тестовые модели.
  3. Лучшая перспектива: наконец, и, возможно, самое главное, никакие чертежи, чертежи или трехмерные цифровые модели не могут воспроизвести «реальную» перспективу, которую вы получаете с трехмерными печатными архитектурными моделями.

Сверка и пересмотр моделей может показаться сложной задачей. Но нет, если у вас есть 3D-принтер. С помощью этих принтеров вы можете оптимизировать свой дизайн и перепечатать новый за несколько минут. Это часто приводит к безупречной точности как в моделях, так и при построении конструкций в реальном мире.

1. Первые шаги: планирование процесса моделирования

Прежде чем мы начнем создавать качественные модели с использованием технологий, давайте сначала объясним, как вы можете планировать процесс.

Создание 3D-печатных архитектурных моделей — сложный процесс, требующий высокого уровня концентрации. Вы должны освоить технику. В противном случае вы никогда не сможете создавать хорошие модели. Тем не менее, мы постараемся сделать вещи максимально простыми.

Начало в 3D мышлении

Найдите время, чтобы подумать о том, что вы хотите напечатать, прежде чем начать печать. Умение мыслить в 3D — ваш самый большой плюс. Большинство дизайнеров настолько привыкли к 2D-проектированию, что все, о чем мы думаем в наши дни, является двумерным.

Вы должны остановиться и спроецировать свои идеи в 3D. Те высоты, которые не могут быть созданы в 2D плоскости, больше не являются проблемой. Благодаря 3D-печати вы можете мгновенно захватывать их, поворачивая объект, как если бы он находился в вашей руке.

Понимание различных программ 3D-моделирования

Вам необходимо программное обеспечение для 3D-моделирования для поддержки моделирования. С помощью этих программных приложений вы можете создавать 3D-модели с нуля и конвертировать 2D-модель в 3D-модель.

На рынке представлено несколько программных продуктов для 3D-моделирования, и ваш выбор должен основываться на ваших потребностях. Какие типы 3D-моделей вы хотите создать? Узнайте все о функциях каждого программного обеспечения, чтобы узнать, что работает лучше для вас.

Помните, что затраты также могут быть важным фактором. Разные программы для 3D-моделирования имеют разные цены. Выберите один в пределах вашего бюджета. Вы также должны учитывать требования к оборудованию выбранного вами программного обеспечения. Некоторые программы требуют выделенной настольной рабочей станции или ноутбука высокого класса, в то время как более простые приложения требуют как минимум выделенного графического процессора с минимум 1 ГБ выделенного видео. Умный способ получить доступ к пакетам программного обеспечения премиум-класса с ограниченным бюджетом — это сначала установить пробную версию.

Некоторые популярные программы для 3D-печати и моделирования:

  • Revit
  • Autodesk AutoCAD software family
  • 3DS Max
  • SolidWorks
  • ArchiCAD
  • SketchUp Pro
  • Inventor
  • Cinema 4D
  • Catia 5
  • Rhino
  • Maya

Большинство этих программных пакетов могут импортировать файлы 2D-геометрии для 3D-моделирования. Однако каждое программное обеспечение поддерживает только определенные 2D-файлы. Поэтому убедитесь, что выбранное программное обеспечение поддерживает используемые вами 2D-файлы. Вы также можете искать другие специальные пакеты программного обеспечения для 3D-печати здесь.

Определите масштаб и размер проекта для вашей 3D-модели.


Как и в случае с 2D-приложениями, важно, чтобы вы думали о масштабе, который вы хотите построить. Конечно, самая простая модель — это модель 1:1, где вы можете использовать свои знания об общих размерах окон, дверей и высоты потолка и так далее.

Если вы планируете заранее и учитываете коэффициент масштабирования и минимальную возможность печати (SPF), мы рекомендуем этот масштаб.

Поймите, что 3D-модели находятся в оболочках

Неважно, какое приложение CAD или 3D моделирования вы выберете. При создании трехмерной архитектурной модели создаются так называемые оболочки. Оболочки, также известные как узлы, являются просто компонентами или частями. Именно они составляют прославленную окончательную модель.

Например, обычная дверь обычно имеет основную раму, окно, дверные ручки и так далее. Это так называемые раковины. Окна также имеют свои рамы, раму, замок, шайбу и т.д., а когда дело доходит до здания, рамы включают стену, потолок, крышу, окна, двери, стены, лестницы, перила и т.д.

Одна архитектурная модель может включать в себя десятки, сотни или даже тысячи оболочек. Это число иногда зависит от архитектуры. Поскольку нет двух одинаковых архитекторов, вы можете включить в свою модель определенные оболочки, которые могут не понадобиться другому архитектору. Суть в том, что вам нужно знать обо всех ваших оболочках. Знайте, что нужно и куда идет каждая часть.

2. Окунитесь в создание 3D-модели для печати

Чтобы успешно создавать 3D-печатные архитектурные модели в Харькове, вы затронете несколько тем. Мы рассмотрим отдельные темы ниже. Но вот краткое изложение списка:

  • Создание водонепроницаемых, твердых оболочек
  • Удалить отверстия
  • Топология геометрии и число полигонов / граней
  • Обратные нормали
  • Копланарные (перекрывающиеся) поверхности
  • Плавающие снаряды
  • Наименьшая функция печати (SPF)
  • Сила и опора
  • Выдавить модель
  • Удалить ненужную геометрию

1. Создание водонепроницаемых полных оболочек

Наилучших результатов при 3D-печати можно достичь только в том случае, если вы поставляете принтер с водонепроницаемой, твердой геометрией. Не имеет значения, используете ли вы 2D-чертежи, метод моделирования сетки, сплайны или специальное приложение для 3D-моделирования. оболочки должны быть водонепроницаемыми.

Давайте продемонстрируем, что такое водонепроницаемые твердые оболочки, продемонстрировав.

К примеру шестигранного куба. Чтобы куб был описан как водонепроницаемый и прочный, необходимо смоделировать все шесть сторон. Если у вас всего пять граней, этот куб не является ни водонепроницаемым, ни прочным. Такая модель называется открытой оболочкой с отверстием. Геометрия с отверстиями или зазорами не может быть напечатана правильно.

То же относится и к плоским областям с толщиной ноль. Если эти поверхности не утолщены, то есть не прочные и не водонепроницаемые, они не могут быть напечатаны должным образом.

Итак, каким способом вы удаляете отверстия и пробелы?

2. Удаление пробелов и отверстий

Распространенной ошибкой, которую делают разработчики 3D-моделей, является несоблюдение правила вершины к вершине. Правило гласит, что все соседние треугольники имеют две общие вершины. Если вы не будете следовать этому правилу, в вашем файле могут быть дыры или пробелы.

Вы можете попытаться устранить такие ошибки с помощью различных компьютерных приложений. Тем не менее, вы также должны знать, как исправить ошибки вручную. Ручной вариант — удалить треугольники или многоугольники, там где возникает ошибка, и заполнить отверстие другими. Это также известно как укупорка.

Кроме того, вы можете объединить два меньших треугольника или многоугольника в один большой треугольник. В итоге у вас есть два треугольника или многоугольника одинакового размера. Если вы выберете этот маршрут, вам нужно будет удалить неиспользуемые плавающие точки. Эти числа с плавающей запятой, которые не используются, могут даже вызвать ошибки пропуска.

Третий вариант — удалить большой треугольник или многоугольник и построить два новых многоугольника или треугольника, которые похожи на остальные. В итоге у вас есть что-то похожее на это:

Помимо проблем вершин, в процессе преобразования также могут возникать дыры или пробелы в 3D-файлах, т.е. при конвертации или переводе вашего файла из одного формата в другой. Это связано с тем, что процесс преобразования часто приводит к искажению геометрии, что, в свою очередь, может привести к появлению дыр или разрывов.

Иногда количество отсутствующей, искаженной или даже частично совпадающей геометрии может быть чрезмерным, что затрудняет правки. Поскольку обычно вам необходимо вручную определить дыры, прежде чем пытаться их исправить, и, к сожалению, не все ошибки могут быть исправлены.

Опять же, определенное программное обеспечение для редактирования может быть использовано для восстановления модели, но только на поверхностях. Здесь может помочь большое количество оболочек. Если у вас есть много оболочек, вы можете просто починить одну оболочку за другой, по очереди. Если одна из них непоправимо повреждена, создайте ей замену. Однако, если у вас есть немного оболочек, может быть очень трудно восстановить одну из поврежденных оболочек. Есть и недостатки, если у вас много снарядов, как вы узнаете позже.

3. Геометрия, топология и количество полигонов / граней

Еще один фактор, на который следует обратить внимание при создании высококачественных 3D-моделей для печати, — это топология геометрии и общее количество полигонов. В идеале геометрия должна быть чистой, а количество полигонов — небольшим.

Вернемся к нашему шестигранному кубу, одной из идеальных моделей для 3D-печати. Он имеет шесть четырехточечных многоугольников / поверхностей, которые идеально подходят для печати. Например, если вы конвертируете такой файл в VRML, вы получите 12 треугольников, которые представляют собой всего лишь шесть оригинальных квадратов, каждый из которых разделен пополам. Двенадцать все еще достаточно низки.

Однако, если вы разделите каждую из шести граней на несколько меньших квадратов, вы сохраните геометрию куба, но теперь у вас есть сотни или многоугольники. Если затем вы конвертируете такой файл в VRML, результат будет хуже, потому что количество полигонов будет умножено на два. Например, если исходный файл содержит 384 маленьких квадрата, новый файл содержит 768 маленьких треугольников. та же геометрия куба, но с излишне большим количеством многоугольников.

Мы рекомендуем вам избегать больших чисел полигонов. Если у вас нет веских причин для этого, сведите количество полигонов к минимуму. Это поможет избежать потенциальных пробелов, но, прежде всего, минимизирует размер файла модели.

Другим примером будет 1-дюймовый мяч. Если вам нужна очень гладкая трехмерная модель, вы можете использовать 10 000 полигонов для создания сферы. Тем не менее, вы также можете смоделировать сферу с 2500 полигонов. Он не будет таким гладким, как шарик из 10 000 полигонов, но при печати на 3D-принтере вы можете даже не заметить разницу.

На следующем рисунке левая сфера имеет наибольшее количество полигонов, а правая сфера имеет наименьшее количество полигонов.

Вы можете видеть, что чем меньше полигонов, тем более многогранно выглядит модель. Хотя мы выступаем за меньшее количество полигонов, вы не должны уменьшать количество полигонов в ущерб качеству модели.

Масштаб вашей модели должен определять, сколько полигонов вам нужно использовать. Это особенно верно для изогнутых поверхностей, таких как сфера, только что упомянутая. Цель состоит в том, чтобы иметь достаточно полигонов, чтобы конечный результат не получал «граненый» вид при печати.

Для определения количества полигонов, необходимых для вашей модели, правило не используется. Вы полагаетесь на свой опыт.

Тем не менее, есть несколько советов, которые нужно иметь в виду. Например, если ваш объект параметрический, вы можете параметрически увеличить количество полигонов. Если это сетка и нет параметрического протокола, вы можете использовать функции подразделения или тесселяции ваших разработчиков для создания более гладких, плотных сеток.

Помните, что каждый раз, когда ваши 3D-модели преобразуются в VRML, 3DS, PLY или STL, модель триангулируется, что увеличивает количество полигонов.

4. Перевернутые нормали

Большинство 3D-моделей состоят из треугольников. Независимо от того, ZPR, STL, PLY, 3DS или VML, все они состоят из треугольных многоугольников. Каждый многоугольник имеет три точки и так называемое нормальное (или нормальное для поверхности) направление.

Нормаль — это невидимая линия, перпендикулярная поверхности многоугольника. Правильный способ позиционирования ваших нормалей — это внешний вид. Нормалы должны быть обращены к внешней стороне оболочки.

Причина проста. Нормали сообщают принтеру, как добавлять материал. Если ваши нормали указывают наружу, материал добавляется снаружи. Если ваши нормали указывают внутрь, это приводит к подавлению материала.

К счастью, большинство 3D-пакетов поставляются с инструментами, которые позволяют автоматически корректировать нормальное позиционирование. Перед печатью обязательно исправьте нормали, иначе вы можете получить неудовлетворительные 3D-отпечатки.

5. Работа с копланарными поверхностями

Копланарные поверхности могут вызвать проблемы всех видов в 3D-печати. Они приводят к непредсказуемым или неприемлемым результатам, поэтому их следует избегать, особенно при печати цветных или структурированных моделей AEC.

Давайте проиллюстрируем это на примере. Предположим, у вас есть две настенные оболочки, которые вы хотите собрать вместе, чтобы создать угол здания или дома. В тот момент, когда вы делаете это, у вас есть две перекрывающиеся внешние поверхности, на которых встречаются две настенные оболочки.

Обычно это не проблема, если вы хотите напечатать монохромную архитектурную модель в 3D, где обе стены одного цвета. Соединение принимает только цвет одной из стен, и все в порядке.

Но представьте себе ситуацию, когда одна стена должна быть одного цвета, а другая другого. Или предположим, что две стены должны иметь разные текстуры. Будет проблема, когда две стены перекрываются, поскольку точка схождения пытается определить свойства обеих стен.

Это может привести к непредсказуемым и недопустимым результатам в 3D-печати. Если вы можете повернуть модель, чтобы выделить точку схождения, угловая поверхность будет мерцать при встрече двух стен.

Лучший способ избежать этой проблемы — избегать копланарных поверхностей. Вы получаете правильно структурированные углы и высококачественные 3D-модели.

6. Отладка плавающих оболочек

Еще одна вещь, которую вам следует избегать при работе с 3D-печатными архитектурными моделями в Харькове, — это плавающие оболочки. Хотя неподдерживаемые оболочки или геометрии очень подходят для рендеринга трехмерных архитектурных сцен, виртуальных прогонов или анимаций, они затрудняют 3D-печать и могут привести к нежелательным результатам.

Поэтому, прежде чем начать печать, определите числа с плавающей запятой и удалите их все. Таким образом, вы можете печатать высококачественные модели.

Проблема, однако, заключается в том, что во многих случаях нелегко определить эти числа с плавающей запятой перед печатью. Большинство модельеров могут найти их только после печати. По этой причине отладка модели очень важна. Вам нужно время, чтобы тщательно проверить вашу модель перед печатью.

7. Наименьшая функция печати (SPF)

3D модельеры всегда задают вопросы о SPF. Какая самая маленькая функция печати для 3D-принтера?

Поскольку масштаб, общий дизайн и сложность всех моделей различаются, нельзя сказать, что определенное значение SPF будет эффективно работать для всех проектов моделирования.

Однако при нормальных обстоятельствах вам пригодятся следующие цифры:

  • Для несущих свойств используйте ~ от 3 до 5 мм (от 0,12 до 0,20 дюйма)
  • Используйте от 1,5 до 3 мм (от 0,06 до 0,12 дюйма) для несущих функций.
  • Для декоративных / мелких деталей используйте ~ 0,02-0,04 (0,5-1 мм).

Несущими элементами являются такие элементы, как стены, оконные рамы, колонны и нависающие элементы, которые не поддерживаются. Однако мы хотели бы еще раз подчеркнуть, что это так. Только наши ценности. SPF находятся на усмотрении разработчика моделей и сильно зависят от свойств вашей модели. Например, стены могут быть толще 5 мм, особенно если стена имеет несколько других конструкций. Если дизайн позволяет, вы всегда должны выбирать более высокие размеры, т.е. более толстые черты. Также обратите внимание, что есть определенные функции, которые могут быть слишком мелкими и сложными для печати. Такие конструкции требуют «бесконтактного» крепления для взвешивания конструкции, чтобы минимизировать коробление и предотвратить поломку при удалении или отделке детали. По мере того, как вы будете печатать все больше и больше моделей в 3D, вы приобретете больше опыта по этому вопросу и узнаете, что нужно напечатать, а что — нет. Если вы не уверены, являются ли определенные функции устойчивыми, вы можете проверить модель, чтобы доказать надежность этих функций.

8. Прочность и опора

Мы также хотим обратиться к прочности и опоре 3D-моделей. Как упоминалось ранее, некоторые элементы модели могут не пережить процесс обработки / завершения. В таких обстоятельствах может потребоваться искусственная поддержка.

Существуют две категории искусственных систем поддержки в 3D-моделировании. встроенный и съемный.

Интегрированные опоры

Интегрированная поддержка — это поддержка, которая в конечном итоге становится частью модели даже после ее завершения. Это включает в себя утолщение оболочек, таких как окна, колонны, двери и стены, а также добавление внутренних арок и колонн.

Съемные опоры

Съемные опоры или приспособления, представляют собой конструкции, которые используются только для поддержки модели во время отделки. После завершения структурированные детали осторожно снимаются и утилизируются.

Примеры таких конструкций включают в себя свес крыши, закрывающий вход в здание. Печать свеса, когда он прикреплен к зданию, не является проблемой. Тем не менее, вылет может быть разрушен на этапе завершения.

Чтобы избежать этой проблемы, вы можете вставить простую опорную деталь в вашу модель, например, куб, с помощью которого можно удерживать выступ в процессе финишной обработки. После завершения эту часть можно снять и выбросить.

9. Выдалбливание модели

В идеале вы должны создавать полностью фиксированные модели, потому что фиксированные модели могут поддерживать себя. Их нелегко опрокинуть.

Однако, если ваша главная цель — внешние детали, внутренние структуры не имеют большого значения. Поэтому, если вы хотите сохранить материал примите во внимание, что твердотельные модели потребляют много материала.

Это не всегда проблема. В любом случае, твердотельные модели могут быть очень тяжелыми. Благодаря выдавливанию вес может быть уменьшен, а порошок, связующее и инфильтрат могут быть сохранены одновременно.

Кроме того, вы также можете просверлить сливное отверстие. Затем можно использовать сливное отверстие для удаления неиспользованного порошка внутри модели.

10. Удаление ненужной геометрии

Как уже упоминалось, количество оболочек, которые вы используете для своей модели, полностью зависит от вас. Вам не нужно использовать определенное количество только потому, что так сделал кто-то другой. Вы сами решаете, что хотите моделировать, определяете, какое количество оболочек позволит вам построить лучшую модель, и работаете с этим числом.

Мы просто хотим предостеречь вас от включения ненужных оболочек в вашу структуру. В лучшем случае архитектурные 3D-модели просты и чисты. Таким образом, вы должны сосредоточиться только на том, что вам нужно. Не добавляйте бессмысленные оболочки, так как они усложняют модель.

Например, если вы хотите отобразить внешний дизайн дома независимо от интерьера, пола и геометрии (стены, двери, мебель, сантехника и т. Д.), Вам не нужно добавлять оболочки к геометрии интерьера. Удалите эти оболочки из файла модели.

Теперь у вас гораздо меньше оболочек, что облегчает управление остальными. Это может иметь решающее значение, когда они должны быть отремонтированы. Чем больше оболочек у вас во время ремонта, тем сложнее работа.

Если при создании модели постройки вы используете меньше оболочек, вы можете одну из них и распечатать только нужный участок в максимальном масштабе. Печать в максимальном масштабе выгодна, поскольку снижает потребность в уменьшении объектов.

3. Ошибки, которых следует избегать при создании 3D архитектурных моделей

Рассмотрим некоторые из наиболее распространенных ошибок, которых следует избегать при печати трехмерных архитектурных моделей.

Игнорирование свойств материалов

В 3D-моделировании каждый материал отличается. Материал может быть прочным или ломким. Материал также может быть гибким или твердым. Некоторые также легкие или тяжелые, гладкие или грубые и так далее.

Не игнорируйте эти свойства материала. Если вы выберете неправильный материал, ваши модели могут разрушиться до того, как они достигнут финальной стадии. Или материал слишком твердый и делает невозможным скругление углов. Поэтому выбирайте свои материалы на ранней стадии, изучайте их свойства, читая руководство по материалам и следуйте инструкциям.

Игнорирование технологии 3D-печати

В дополнение к химическим свойствам различные материалы также поддерживают различные технологии печати. Например, на большинстве принтеров вы можете печатать блокирующие детали из таких материалов, как ABS, алюминид и полиамид. Однако большинство этих принтеров не поддерживают печать взаимосвязанных деталей такими материалами, как золото, бронза, серебро или смола.

Вы должны ознакомиться с технологиями, поддерживаемыми вашим материалом. Это можно сделать, освоив категории материалов. Как правило, материалы из той же категории, что и серебро, золото, бронза и латунь, вероятно, поддерживают одни и те же технологии проектирования. Вы можете найти больше информации в наших руководствах по материалам.

Игнорирование толщины стенки

Мы хотели бы подчеркнуть, что толщина стенки очень важна. Проблемы толщины стенок являются наиболее распространенной причиной непечатаемых 3D-моделей. Если стены слишком тонкие, маленькие части модели могут стать хрупкими и легко сломаться.

С другой стороны, слишком толстые стенки часто вызывают внутреннее натяжение, что может привести к образованию трещин или даже поломке. Так что будьте предельно осторожны. Если необходимо, проверьте распечатку, чтобы увидеть, как ведут себя стены, прежде чем создавать окончательную модель.

Игнорирование разрешений

Количество полигонов, используемых в вашей модели, имеет решающее значение для качества конечного продукта. Помните, что это модель для чего-то гораздо большего. Реальная структура будет отражать внешний вид модели. Модель должна выглядеть точно так же, как и желаемый товар.

Если вы выберете более низкое разрешение, работая с меньшим количеством полигонов, результирующая модель будет граненой, а конечная структура также может быть граненой.

Процесс 3D моделирования — это очень технический процесс. Разработчики архитектурных решений должны быть предельно осторожны на каждом этапе проекта, если они хотят создавать высококачественные модели.

Некоторые из ключевых областей, на которые следует обратить особое внимание, это прочность и опора. Игнорирование этих двух параметров может стать ошибкой. В дополнение к двум, вы также должны очень серьезно относиться к обнаружению и удалению пробелов и отверстий. Хотя они не могут полностью повредить вашу модель, вы можете остаться с очень плохими 3D-моделями.

Наконец, мудро выбирайте технологию 3D-печати. В настоящее время на рынке представлено более десятка программ для 3D-печати, каждая из которых отличается тем или иным способом. Найдите то, что подходит вашему проекту.

Имея все это в виду, все, что вам нужно, это надежный ПК для работы, и вы получите полезный и интересный опыт печати!