Требования к моделям для 3D печати
Наверное, каждый 3D моделлер хотя бы раз задумывался над распечаткой своей модели на принтере. Тем более, что сегодня это перестает быть чем-то удивительным.
Задумывались ли Вы, что для этого нужно? Есть ли какие-то требования к модели, или любая модель может быть отправлена на принтер? Моделирование для видеоигр, кино или любого вида визуализации отличается от моделирования для печати.
В этой статье я не описываю детально способы и инструменты, которыми можно добиться нужного результата – это темы обширные и требуют отдельного рассмотрения. Сейчас поговорим о целях: что нужно получить на выходе моделирования, если задумали модель распечатать.
Вот примеры 3Д принтеров и результатов печати. Высокие палочки и узоры – это поддержки, на которые опирается модель при печати. Позже их срезают, и, скорее всего, понадобится небольшая обработка мест среза, чтобы убрать следы поддержек.
Качество печати зависит от очень многих факторов: от принтера, вида пластика, как именно расположена ваша модель на столе печати, даже от температуры в комнате. Чтобы ваша модель была распечатана успешно, небходимо придерживаться определенных правил моделирования и предпечатной подготовки.
- Целостность, или водонепроницаемость модели (монолит)
- Отсутствие поднутрений
- Размер печатаемого файла в Мегабайтах
- Правильный масштаб и детализация модели
- Способность пройти предпечатную программную проверку (STL Check)
Целостность, или водонепроницаемость модели (монолит)
Это означает, что в модели нет пустот, что все ее детали объединены между собой в единый монолит. После моделирования разных элементов модели необходимо их объединить, сбулить вместе. Если посмотреть на такую модель в разрезе, то мы увидим единый контур – результат булевской операции объединения.
Поднутрения
Как мы видим на картинке, все пуговицы приклеены дополнительными элементами к основной модели. Они не висят в воздухе и не прикасаются к модели частично, а полностью, хорошо присоединены к ней. Если мелкие элементы, такие как пуговицы, хорошо прилегают к основе, они не отпадут и не будут распечатаны частично. Модель не должна иметь никаких просветов между деталями.
Вообразите, что модель помещают в жидкость, и она не должна затечь в щели или «карманы» между деталями.
В случае, если с модели будут снимать гипсовую или резиновую форму, эти поднутрения, или обратные углы, особенно важны. Их легко пропустить невооруженным взглядом, поэтому рекомендуется проверять модель в разрезе в специальных программах предпечатной подготовки.
Что может произойти, если мы пропустили поднутрения и не объединили все части модели друг к другу, как следует?
Вот пример, когда рюкзак имел поднутрение: очень маленькую толщину и воздух внутри – в результате он рассыпался. Правильно бы было не делать толщину рюкзаку вообще, и хорошо углубить его в основную модель, потом объединить булевской операцией.
Размер печатаемого файла в Мегабайтах
Немаловажным вопросом является размера файла, который Вы собираетесь печатать. Модель должна быть легкой в работе, не должна загружать компьютер и принтер до отказа, поэтому понадобится уменьшение файла.
Вот пример одного и того же файла до облегчения и после.
Есть такие способы уменьшить размер файла, как десимация (Decimation) в Zbrush и триангуляция (Triangulation), например, в Materialize Magics.
Модель, при этом, в качестве не теряет. После распечатки этих обоих файлов вы разницы не увидите. Однако, как важно и желательно, чтобы ваша модель была удобна в работе.
Тяжелые модели неповоротливые, долго грузятся и просчитываются перед печатью. Ваша модель будет печататься вместе с остальными моделями на столе, и она не должна загружать компьютер до отказа. Поэтому следите за весом файла и облегчайте перед отправкой.
Правильный масштаб и детализация модели
Как правило, на принтере печатаюся мелкие объекты, такие как миниатюры или ювелирные изделия. Стоит ли говорить, как важно прислать файл на печать в правильном размере?
Прежде всего, нужно перепроверить, в каких единицах измерения вы работаете, и не отправить в сантиметрах то, что должно быть напечатано в миллиметрах. Специалист по печати может заметить ошибку и указать, что модель слишком маленькая или слишком большая, но он не должен и не может знать, какого размера модель вам заказана.
Что касается деталей на модели, то я не рекомендовала бы делать модель в неопределенном размере или полноразмерную (в рост человека), а потом уменьшать ее. Если мы имеем дело с миниатюрой, то просто уменьшить крупную модель до нужного масштаба не достаточно.
При уменьшении детали становятся слишком мелкими. Они могут не пропечататься или не читаться выразительно в готовом изделии. Здесь необходима будет гипертрофация: преувеличение толщин и деталей.
Так, например, голова Бисмарка здесь около 15 мм, и козырек на шлеме не такой, как в жизни, тонкий, а утолщенный. Иначе, уменьшив модель, мы получим козырек настолько тонкий, что он может не напечататься или покрошиться – мы имеем дело с тонким пластиком.
Такие детали на шлеме, как застежка или заклепки, тоже увеличены – только так они в реальной жизни будут заметны невооруженным взглядом.
И наоборот, если ваша модель имеет очень тонкие узоры, которые выходят за пределы разрешения принтера, то не стоит их и прорисовывать. Слишком мелкие детали смажутся и сольются, или, вовсе, не напечатаются.
Поэтому поинтересуйтесь разрешением принтера, в каком качестве модель планируют печатать и упускайте моделирование тех деталей, которые меньше него.
Способность пройти предпечатную программную проверку (STL Check)
Еще можно этот принцип назвать «чистотой геометрии».
Термин «Вылеченный файл» используется для модели, которая:
- состоит из единого объекта (монолит)
- не имеет дыр
(незакрытых треугольников)
- не имеет треугольников, которые пересекаются или накладываются друг на друга, создавая двойную поверхность.
Все эти дефекты геометрии образуются как во время моделирования (нахлесты сетки, незакрытые дыры), так и
во время булевских операций и экспорта файла. Модель перед печатью должна быть проверена в таких программах, как, например, Materialize Magics, Netfabb или их аналогах.
На примере Demo Solder, который был просто эскпортирован из Zbrush-а, видно, что есть множество ошибок. Модель еще не вылечена.
Эта модель не делалась под печать, а создавалась для визуализации, поэтому требует склейки и удаления пересечений треугольников.
Уже вылеченная модель собаки - это пример того, как в идеале должна быть подготовлена модель к печати: один цельный элемент (shell), без рваного контура и пересекающихся треугольников.
Хронологически шаги, которые нужно предпринять для соблюдения принципов печати, можно выстроить так.
Первые три блока: целостность модели, поднутрения и масштаб – относятся к этапу моделирования. Вы изначально, создавая модель, держите в голове эти принципы, и к окончанию моделирования у вас уже почти все готово к печати.
Посление 2 принципа: легкий файл и успешная проверка – это уже предпечатная подготовка, делается после моделирования.
Множетсво нюансов, которые нужно держать в голове в процессе моделирования под печать, могут показаться сложными, но не стоит расстраиваться! Однажды напечатав свою модель, подержав ее в руках, вы поймете, как именно нужно сделать следующую. Немного практики, и все у вас получится! Воплощайте свои творческие идеи в жизнь!