Высокая детализация ProJet 3500 HD Max (часть 2)

Заметка

Один из крупнейших в мире ресурсов о технологиях трехмерной печати 3Dprint.com опубликовал одну из наших работ. Вам, уважаемый читатель, мы уже рассказывали об этой работе в своем блоге. Оригинал статьи 3Dprint.com о нас можно прочитать здесь. Статью на русском языке опубликовал также портал 3dtoday.ru

Оставайтесь с нами и будьте в курсе новейших достижений индустрии!

Инструкция по подготовке моделей к 3D-печати

Вступление

Технология 3D печати – абсолютно новый подход к изготовлению макетов, форм, сувениров.  Трехмерная модель «материализуется» в принтере – такой, какой мы сделали ее в пакете 3D моделирования – такой же увидим и в реальности.  Ограничивают нас только две вещи – фантазия и технические требования к модели, идущей в печать.  Фантазия остается либо на совести заказчика, либо оплачивается отдельно =)  Технические  же требования и ограничения  - гораздо более серьезная и объемная тема, о которой мы подробно поговорим в данной статье.

Каждый день к нам присылаются модели для печати. Постоянно возникает недопонимание с заказчиком – люди оплатили работу своих моделлеров, выслали нам готовую, по их мнению, модель, а с них еще требуют оплаты «за моделинг». Ясное дело, что дважды платить  за одну и ту же, на первый взгляд, работу желания нет. Именно поэтому мы решили подробно описать все подводные камни и типичные ошибки «готовых моделей», и дать вам возможность, при желании, самостоятельно подготовить модель к печати.

Требования

Для начала, наглядно покажем общий принцип восприятия принтером 3D геометрии. В качестве 3D пакета берется 3D MAX

1. Литой цельный объем

    Получается из:

1)       Цельной сшитой сеткой без дырок(open edges):

 

 fix01

  В итоге получится цельная литая фигура

2) В случае, если две цельные, сшитые сетки пересекаются между собой:

fix02

     Получится так же литая фигура, объем двух фигур считается как один целый. Иначе говоря, аналогично тому, если бы мы в редакторе сшили бы эти две сетки в одну.

    Из этого вытекает важное последствие – когда вы будете делать модель, не нужно тратить лишнее время на сшивание разных кусков. Принтер в любом случае воспримет модель одним куском, одним объемом.

 

 2. Полая сетка

  

    Создается путем создания внутренних стенок (сделан обычный куб, внутри куб с инвертированными нормалями полигонов):

 

 fix03

Внутри напечатанного кубика получится соответвенно пустота.

 

 

 

Вообщем-то – больше тонкостей тут нет. Перейдем теперь к частностям.

 

Ограничения и ошибки

 

1. Критический минимальный объем.

      Из камеры принтера достается хрупкая модель из спеченного порошка. В конце, после окунания в клей, она становится весьма твердой, но на стадии извлечения из принтера, а затем очистки(обдувания) от порошка – деталь обладает невысокой прочностью.

   Практически установлено, что тонкие выпирающие детали меньше 1 мм – гарантировано ломаются при извлечении и обдувки. Детали от 2 мм в диаметре гарантированно остаются целыми.

  Имеет так же значение длинна выпирающей детали.  К примеру, такая деталь, даже будучи диаметром в 3 мм, гарантированно сломается под воздействием гравитации при уже извлечении, не говоря уже об обдувке:

 

fix04 

 

Но если мелкий элемент будет хорошо укреплен…:

 

 fix05

 

 ..То его диаметр может быть даже и 1,5мм – он гарантированно выдержит все нагрузки.

   

Иными словами – все зависит и от прочности самой конструкции.

Самый благоприятный случай, когда деталь незначительно выступает из модели:

 

 fix06

 

   Детали, которые незначительно из поверхности (к примеру, объемный текст) могут иметь очень небольшую толщину ~ 0,2мм(???), ввиду того, что при обдувке давление на них оказывается незначительное.

 

  Так же всегда важно следить за тощиной стенок модели. Часто, для экономии материалов, модель делают полой. Минимальная безопасная толщина стенок должна быть 3мм:

 

fix09

 

  Тут важно не орентироваться на визуальное восприятие модели на экране, где она кажется большой и крепкой, а строго соблюдать необходимые масштабы. Для этого нужно выставить необходимые единицы измерения и отмасштабировать модель по ее будущему размеру в реальности. К примеру, если эта подставка будет напечатана в крупном маштабе, около 10 см в диаметре, то проблем никаких не возникнет. Но если ее размер планируется сделать небольшим, около 3 см, то толщина стен будет ниже критической – они будут слишком тонкими и развалятся при доставании модели из камеры принтера.

   Другой вопрос, что если подставка будет размером в 20 см – тогда толщина стен будет избыточной, а следовательно зазря потратиться дорогой материал. Поэтому всегда нужно четко представлять, каков будет размер модели в реальности, и соотвественно масштабировать  модель под этот размер в редакторе, и вносить в нее, при необходимости, соотвествующие изменения.

 

2. Ошибки в моделях.

 

   Для корректной распечатки модели ее геометрия должна быть математически правильной и корректной. Основные встречающиеся ошибки и баги:

 

1.       Все ошибки, на которые ругается модификатор STL check.

В модели не должно быть дырок(open edges), двойных еджей, полигонов, изолированных вертексов, инвертированных нормалей у полигонов и т.п. Обязательно сделайте reset xform.

2.       Модель должна быть корректна геометрически, иметь реальную форму. Подобная ситуация, к примеру, недопустима:

 

 fix07          fix08

3. Все объекты должны с запасом входить друг в друга. В случае, если один лишь соприкается с другим…:

 

 fix10          fix11

 

…При печати может привести в лучшем случае к шву, в худшем – к плохому соединению объектов. Для того, что бы из двух сеток при печати получился единый литой объем, требуется гарантированное пересечение этих объемов в редакторе:

 

 fix12

 

4. Все сетки в конце работы следует для надежности приаттачить друг к другу. Иногда бывают случаи, когда координаты разных объектов по каким-то причинам могут ненамного измениться. Соотвественно, если, к примеру, печатается модель дома, и вся мебель поставлена отдельными объектами, такая ошибка может привести к тому, что мебель окажется не соединенной с поломстеной, и отвалится.

    Примечание: если вы присылаете нам модель на доработку, убедительно просим оставить эту операцию на нас. С отдельными объектами работать удобнее.

 

5. Сконвертить все объекты в editable polyсколапсить модификаторы

 Не оставляйте на совести экпорта эту операцию – есть вероятность, что он проекспортит сетку без колапса стека модификаторов, или сколапсит их в неверном порядке.

   Примечание: если вы присылаете модель на дорабоку, убедительная просьба присылать ее в двух вариантах – со сколапсеными модификаторами и без. Модели с mesh smooth удобно редактировать до применения сглаживания. После, когда модель состоит из сотен тысяч полигонов, работать с ней крайне заструднительно. А серьезные изменения формы сделать вообще зачастую невозможно.

 

6. Всегда оставляйте достаточное отверстие для выдува порошка. Иначе смысла, к примеру, в полом кубике не будет – порошок все равно останется внутри. Выглядеть это должно следующим образом:

 

fix13          fix14

 

7. Модель должна иметь строго одназначную триангуляцию. Не орентируйтесь на то, что вы видите во вьюпорте со группами сглаживания (их лучше вообще отключать при проверке модели). К примеру, казалось бы эта модель выглядит нормально:

 

fix15

  

Но на самом деле тут возможны два варианта, в зависимости от того, как мы прошьем ее:

 

fix16          fix17

 

   Какой вариант выберет комьютер при разбиении на треугольники – можно только догадываться. Поэтому всегда делайте однозначную триангуляцию или прошивку в подобных спорных местах.


8.
Развертка

  Принтер понимает развертку только по 1 каналу

 

    Если развертка сильно уезжает за грани текстурного квадрата:

 

fix18

 

То либо ее следует подстроить под рамки квадрата, либо сделать flattern mapping и отрендерить саму на себя с помощью render to texture.

 

 

Текстурирование 

 

Технология быстрого прототипирования служит скорее для быстрого получения эскизов деталей, форм. Раскрашивание модели – это всего лишь дополнительная опция. Передавать краски, оттенки, подобно обычному струйномулазерному бумажному принтеру наш станок не может. Поэтому, для получения наиболее предсказуемого и нужного результата лучше всего класть текстуры попроще. Еще лучше – рисованные. Фотореалистичные высокодетализированные текстуры, как правило, получаются не очень хорошо.

   Текстуры должны быть яркими и контрастными. Желательны четкие, резкие между резкими перепадами цветов (к примеру, кирпич-бетон).

 Нет никакой необходимости добавлять на текстуру шум для большей детализации. При печати микрошероховатости и редкие прилипшие микрочастицы белого порошка создадут его в полной мере. Это особенно актуально при заливке частей сетки одним цветом.

    

 

Текстурирование в 3D MAX пакетах ничем не отличается от стандартного. В обычном standart материале указывается диффузная карта – и все.

 Никаких настроек, никаких других материалов принтер не понимает. Ни в коем случае не настраивайте материал в 3D MAX – это бесполезно. Развертку так же следует править только через соотвестующие модификаторы.

 

 Можно использовать мультиматериал, пользоваться material ID

 

 Все диффузные карты следует перевести в формат jpeg – это гарантировано избавит от ошибок восприятия текстуры (к примеру, иногда в tga может остаться альфа канал, что приведет к некорректному восприятию текстуры принтером).