O projektowaniu modelu domu w skali 1:100
Projekt modelu drewnianego domu był chyba największym wyzwaniem, z jakim zmierzył się mój Prime w trakcie swoich 2 lat pracy. Wykonanie 38 części, potrzebnych do zmontowania całego przedmiotu, zajęło drukarce 16 godzin i pochłonęło ok. 160 gramów filamentu. Jak wyglądał druk oraz montaż można zobaczyć na wcześniej opublikowanym, 9-minutowym nagraniu wideo. Na początek – kilka słów na temat historii domu oraz o przeróbkach modelu 3D w programie Cubify Design.
Model powstał na podstawie istniejącego, drewnianego domu, postawionego przez moich rodziców w pewnej podwarszawskiej miejscowości. Jego historia sięga co najmniej połowy XX wieku, kiedy zbudowano go niedaleko Łap na Podlasiu. Tam w lipcu 2005 został rozebrany na części (dosłownie), przewieziony ciężarówką 140 km i postawiony na nowo. Jego obecny wygląd znacząco odbiega od oryginału – zdecydowanie na korzyść “aktualnej wersji”.
Ponieważ dom wymagał sporo pracy związanej zarówno z poskładaniem go po przewiezieniu, jak i wykończeniem, mój ojciec stworzył do niego projekt w Solid Edge’u. Projekt po uproszczeniu i usunięciu części elementów (m.in. sufitu i mebli) został 100-krotnie zmniejszony: podstawa domu w rzeczywistości ma wymiary ok. 14 na 9 metrów, w modelu po przeskalowaniu – 14 na 9 cm.
Następnie poszczególne części modelu zostały zapisane w formacie STEP – powszechnie stosowanym do wymiany modeli 3D między różnymi programami do projektowania. Format ten nie zawiera historii tworzenia modelu, jednak jego geometria, w odróżnieniu od zapisu STL, nie jest w żaden sposób zniekształcona ani uproszczona. Modele zapisane jako STEP można dalej przekształcać, dużo wygodniej niż byłoby to w przypadku STLi, gdzie każdy obiekt jest zamieniony na siatkę trójkątów (polecam artykuł na CD3D na ten temat). Poniżej można zobaczyć jak wyglądały części na tym etapie:
Elementy z plików STEP zostały przeze mnie w dużym stopniu przeprojektowane. Wykorzystałem do tego Cubify Design – oprogramowanie, które umożliwia zarówno tworzenie pojedynczych obiektów 3D, jak i łączenie ich w większe podzespoły. Poza usunięciem kilku drobnych błędów w modelu, musiałem wprowadzić pewne modyfikacja na potrzeby samego druku (np. pogrubić niektóre ścianki w konstrukcji ganku). Do modelu dodałem też sporo detali – m.in. szalówkę na ścianach, listwy dookoła drzwi i okien, kształty cegieł na kominach oraz kamienie na podmurówce.
Całkowicie od nowa narysowałem dach, tak żeby składał się z pojedynczych dachówek. Również sam ganek wymagał poprawek, które ułatwiły jego druk, nie zmieniając jednak szczególnie samego wyglądu:
Żeby umożliwić zdejmowanie dachu, utworzyłem dodatkowy element, który trzymałby razem płytki z dachówkami:
Jak wcześniej wspomniałem, Cubify Design pozwala łączyć ze sobą pojedyncze części, tworząc podzespoły – i te również dalej łączyć ze sobą, aż do złożenia całego modelu. Między poszczególnymi częściami (lub podzespołami) można określać wzajemne relacje – np. tak, żeby zawsze stykały się danymi krawędziami lub powierzchniami, miały wspólny środek, lub np. były oddalone od siebie o zadaną wartość. Dzięki temu można łatwo ustawić elementy równo względem siebie, tak żeby podczas późniejszego przenoszenia czy dodatkowych modyfikacji wszystkie części utrzymywały zdefiniowane zależności.
Elementy można też powielać w układzie liniowym lub po okręgu, dzięki czemu skonstruowanie dachu z pojedynczych dachówek wymagało wykonania tylko kilku operacji:
Łącząc ściany z drzwiami, oknami i kominami, fundament z podmurówką, elementy ganku oraz dach, a następnie wszystkie te grupy elementów ze sobą (lista wszystkich części jest widoczna na panelu Design Explorer) uzyskałem następujący widok:
Po zmontowaniu wszystkich elementów warto użyć narzędzia sprawdzającego, czy żadne z nich na siebie nie zachodzą. Pomaga to wykryć i poprawić błędy w modelu jeszcze przed samym drukiem. Niestety nie daje to 100% pewności, że wszystko będzie do siebie idealnie pasować – często elementy, które są zaprojektowane tak, aby pasowały na styk, po wydrukowaniu okazują się zbyt ciasne. W zależności od precyzji drukarki na jakiej model będzie wykonany warto dać jakiś zapas – u siebie zwykle zostawiam 0,1 mm przestrzeni pomiędzy częściami. O różnych innych kwestiach związanych z projektowaniem pod druk 3D można przeczytać w moim poradniku na forbot.pl.
Program Cubify Design sam niestety nie sprawdzi, czy tworzony model nadaje się do druku (np. przez analizę grubości ścianek czy kątów przewieszeń). Do tego celu można posłużyć się innymi narzędziami, np. Autodesk Meshmixerem. Osoby które chciałyby zobaczyć jak w Cubify Design wygląda modelowanie 3D od podstaw, zapraszam na YouTube’a. Większość z pokazanych przeze mnie funkcji programu jest dostępna również w wielu innych parametrycznych narzędziach do modelowania 3D (np. w Autodesk Inventorze), i projektowanie w nich będzie wyglądało bardzo podobnie.
