В первую очередь необычно практическое применение 3д-модели, ведь мы получаем не просто объект для любования, а функциональную вещь с заданными свойствами без использования классического производства. Это позволяет протестировать образец, оценить недочёты, провести презентацию и запустить его в серию. Давайте поговорим о том, что такое 3D моделирование и прототипирование, какие виды прототипов существуют, и какие технологии позволяют создавать прототипы быстро и эффективно.
Виды прототипов
Прототип — это 3D-модель или макет изделия, созданный для тестирования и оценки его функциональности и внешнего вида. Существует несколько видов прототипов:
- Функциональные прототипы - используются для проверки работоспособности изделия. Они позволяют убедиться, что прототип выполняет свои функции.
- Визуальные прототипы - сосредотачивают внимание на внешнем виде и дизайне продукта. Они помогают визуализировать конечный продукт.
- Концептуальные прототипы - создаются на ранних стадиях разработки, чтобы продемонстрировать идею или концепцию продукта.
- Прототипы дизайна - фокусируются на деталях дизайна и структурных аспектах. Они помогают определить лучшие дизайнерские решения.
В зависимости от задач, которые решает 3д моделирование и прототипирование процесс разделяют на условные направления:
-
Промышленное
Точность и качество – главные требования, которые предъявляют при моделировании промышленных объектов – деталей для узлов и механизмов.
-
Презентационное
Широко используется там, где необходимо выигрышно показать внешние данные объекта.
-
Товарное
Это создание выставочного образца продукта и/или его упаковки.
-
Транспортное
Печать образцов для авиа- и космической промышленности, разного рода водного, воздушного и сухопутного транспорта.
Этапы прототипирования
Для создания модели в объёме необходимо провести следующие работы:
- Сбор требований - определение целей и параметров прототипа, а также его технических характеристик.
- Проектирование - разработка концепции прототипа и выбор метода создания.
- Моделирование - создание трехмерных моделей изделия с помощью специальных программ.
- Тестирование и доработка - проверка прототипа на соответствие требованиям и внесение изменений, если необходимо.
- Изготовление - создание физической модели, чаще всего с использованием 3D-принтера или других современных технологий.
Технологии быстрого прототипирования (ТБП)
Для быстрого получения результата необходимо:
- смоделировать прототип на компьютере
- изготовить его с помощью одного из методов 3D-моделирования
3D-модели разрабатывают, используя математическое моделирование в CAD-программах, или получаю данные для построения модели с 3D-сканера. Когда модель создана, по ней изготавливают прототип. ТБП относится к способу добавления материала (аддитивный метод) при изготовлении прототипа, а не к «убиранию лишнего» как в случае с мехобработкой.
Различают ТБП по виду расходных материалов для производства прототипов:
- жидкость
- порошок
- листы твёрдого материала
Жидкие материалы обычно послойно распыляют с отверждением – технология Ballistic Particle Manufacturing (BPM) или стереолитография. Порошок – чаще металлический – спекают лазером –Selective Laser Sintering (SLS). Листовой твёрдый материал склеивают – технология Laminated Object Modeling (LOM).
Методы промышленного прототипирования
Промышленно создать трёхмерный объект можно двумя способами:
- с помощью 3D-принтера
- с помощью фрезерования
Первый вариант – наиболее прост, доступен и востребован, но имеет ограничения по форме изделия. Второй вариант – позволяет получить прототип любой степени сложности из металла, пластика и древесины, но на это потребуется больше времени.
Сфера использования 3D моделирования и прототипирования
Сейчас, пожалуй, нет области человеческой деятельности, где уже используется или скоро станет привычным Prototyping:
- макетирование в разных областях науки, техники, развлечений
- визуализация архитектурных или строительных объектов (макеты зданий)
- натуральное изображение различных предметов
- промышленность (для разработки новых машиностроительных изделий)
- медицина (для создания протезов, моделей органов и медицинского оборудования)
- проектирование товаров (для разработки новых продуктов и усовершенствования их дизайна)
- и прочее
Требования к прототипированию
Правила, согласно которым изготавливается прототип, определяют, что он должен:
- чётко и ясно изображать то, что он собой представляет
- точно отражать заданные размеры и форму
- конкретно выполнять свои функции
- быть достаточно прочным, чтобы выдержать нагрузки, соответствующие его предназначению
ПО для создания трехмерных моделей
Создание 3D-моделей происходит на компьютере в специализированных CAD-программах. В данный момент рынок ПО насыщен многочисленными решениями.
Важно, чтобы ПО позволяло:
- не только моделировать трёхмерную графику, но и разрабатывать сцены и объекты
- визуализировать модель
- редактировать полученный результат
Особенности 3Д моделирования деталей и механизмов
Если при макетировании объектов для презентации, специалист обращает много внимания на внешний вид, то при создании прототипа деталей и механизмов необходимо учитывать свойства материалов, из которых будет в дальнейшем сделана деталь. Prototyping позволит уже на этапе проектирования и создания модели отработать нюансы и исправить недостатки.
Инженерное 3D-моделирование: в чём его суть?
Инженерное 3D-моделирование — это создание трехмерных моделей, которые служат основой для проектирования и изготовления механических и электронных систем. Этот процесс позволяет инженерам и конструкторам работать более эффективно и оптимизировать конструкции.
Инженерное моделирование отличается от объектов трёхмерной графики результатом. Суть в том, что при инженерном моделировании необходимо получить реальное воплощение объекта. Это не просто процесс макетирования, а получение технического документа с информацией, по которой в дальнейшем и будет реализован объект. 3D моделирование деталей и механизмов позволяет разработчикам создавать детализированные трехмерные модели, что критически важно в инженерной сфере, где каждая деталь имеет значение.
Моделирование и прототипирование на 3D-принтере
3D-принтеры стали неотъемлемой частью процесса создания прототипов. С их помощью можно быстро и точно воплощать трехмерные модели в реальные объекты из разных материалов. Технология послойной печати позволяет получить из виртуальной модели физический объект, точность которого объекта и проработанность конфигурации определяется качеством макетирования, материалами и технологией печати.
Рекомендуемые услуги
Для создания модели и прототипирования проводят оцифровку чертежей или самих деталей. Для этого используются специальное сканирующее оборудование и набор специализированного программного обеспечения. В некоторых случаях необходимо прибегнуть к реверс-инжинирингу (обратное проектирование). С помощью всех этих приёмов и инструментов на 3D-принтере получают прототип, изготовленный из промежуточных материалов, либо сразу в нужном металле или сплаве для серийного производства.
Наши услуги включают в себя:
- Создание трехмерных моделей - мы разрабатываем детальные трехмерные модели, соответствующие вашим требованиям.
- Прототипирование - мы создаем физические прототипы наших моделей, используя современные технологии.
- Техническая поддержка - мы помогаем клиентам оптимизировать и улучшать свои проекты.