En guide til grunnleggende 3D-modellering

I stedet for å introdusere deg for skanneferdigheter, vil vi kort gjennomgå 3D-datamodelleringsteknikker for å hjelpe deg med å forstå 3D-modelleringsdata bedre.

Formålet med 3D-skanning er å skaffe tredimensjonale data om et objekt. I tillegg til en skanner kan man bruke programvare til å modellere et objekt.

3D-modellering kan deles inn i tre ulike formater avhengig av konstruksjonsmetode: solidmodellering, overflatemodellering og mesh-modellering. På grunn av de ulike kategoriseringsstandardene kan de også kalles funksjonell modellering og samtidig modellering, men det skal vi ikke gå for mye inn på.

1. Modellering av faste stoffer

Den generelle definisjonen av solidmodellering er å skape en lukket tredimensjonal kropp ved hjelp av tredimensjonal modelleringsprogramvare. Dette brukes ofte i mekaniske applikasjoner og konstruksjonsapplikasjoner der parametere, dimensjoner og former er mer spesifikke. Objekter kan også dissekeres for å vise deres indre egenskaper og til og med stresstestes som om de var objekter i den virkelige verden.

Måter å lage faste stoffer på.

1. Lag modeller av enkel geometri ved hjelp av grunnleggende faste stoffer (rektangler, kjegler, sylindere, kuler osv.).
2. Lag faste stoffer ved å strekke eller rotere dem rundt en akse osv.
3. Utfør boolske operasjoner for å kombinere eksisterende faste stoffer til mer komplekse faste stoffer.

Solidmodellering kan være vanskelig å jobbe med hvis du ønsker å skape mer organiske, amorfe former, og egner seg derfor mindre godt til kunstneriske og kreative formål.

2. Overflatemodellering

En overflatemodell er et tynt, tegnet skall uten masse eller volum. Når du modellerer en overflate, arbeider du med vektorer og tangenter og manipulerer formen ved å “trekke og skyve” på kontrollpunkter (vanligvis der tangentene krysser hverandre) for å skape mer amorfe eller flytende former. Du kan enkelt vri, snu og bøye overflater.

Måter å skape overflater på:

1. Ekstraksjon fra eksisterende faste stoffer og overflater.
2. Oppretting ved å strekke eller rotere 2D-objekter rundt en akse. (Ligner på solidmodellering, men i dette tilfellet er ikke overflatemodellen lukket).
3. Overflaten kan trimmes, utvides osv.

Hvis alle flatene danner et lukket rom, kan operasjoner som søm utføres for å konvertere flaten til en solid modell.

Overflatemodellering kan brukes til å skape mer organiske former som er vanskelige å lage i et solidmodelleringsprogram. Dette er grunnen til at overflatemodellering er forbeholdt kunstverk.

3. Modellering av rutenett

En mesh-modell består av hjørner, kanter og flater som definerer en tredimensjonal form ved hjelp av polygoner (inkludert trekanter og firkanter). Den kan ikke konverteres direkte til en solidmodell. Dataformater som STL er mesh-modeller.

I likhet med et stivt, lukket nett har hvert toppunkt uavhengige posisjonsegenskaper. Hvis du vil redigere nettmodellen, kan du bare gjøre det ved å endre posisjonen til hvert enkelt toppunkt. Enhver kurvet overflate, selv om den er buet eller avrundet, består av mange polygoner. Dette forenkler designmatematikken og gjør det mye enklere å dele og 3D-printe design.

Måter å lage et rutenett på:

1. På samme måte som når du lager tredimensjonale legemer, kan du lage nettformer som rektangel, kjegle og prismekjegle.
2. Nettet kan konverteres direkte fra solid- og overflatemodeller.
3. Fremskaffes ved hjelp av teknikker som skanning.
4. Den opprettes ved hjelp av boolske operasjoner på eksisterende nettmodeller.

Det finnes programmer som Zbrush, Freeform, 3D Max, Maya osv. som kan brukes til å lage mesh-baserte design med fotorealistisk gjengivelse, teksturering og skyggelegging. Det foretrekkes ofte av kunstnere og animatører som ønsker å skape mer amorfe og organiske design.

For å oppsummere

Det er ingen vesentlige forskjeller mellom solidmodellering og overflatemodellering. Hvis et program har en solidmodelleringsfunksjon, har det vanligvis også en overflatemodelleringsfunksjon. I prinsippet kan du veksle mellom disse to operasjonene. De viktigste 3D-modelleringsprogrammene på markedet er SolidEdge, UG og så videre.

Mesh-modellering er fundamentalt forskjellig fra solid- og overflatemodelleringsteknikker fordi de tilpasser ulike modelluttrykk og ikke kan overføres direkte. (I Maya eller 3D Max kan du redigere et solid- eller flatenett ved å redigere kontrollpunkter. Du kan sjekke dette selv hvis du er interessert).

Solid state-modellering er egnet for modellering av industrielle deler. (i henhold til formens regler).

Overflatemodellering egner seg til modellering av friformflater og utseendet på forbruksvarer. (Formen er mer kompleks)

Mesh-modellering egner seg til skulpturer, animasjonsmodeller og andre modeller som er vanskeligere å uttrykke med enkle flater.

Noen designere bruker også Maya og annen programvare til å lage modeller i 4 eller 5. Denne programvaremodelleringen skiller seg noe fra modellering i tradisjonell 3D-programvare. Den er mindre egnet for modellering av industrielle deler med strengere krav til dimensjoner og andre parametere.

De fleste CAD-programmer for solidmodellering kan ikke utføre nettingredigering, og nettingdata kan ikke konverteres direkte til en solidmodell. “Convergent Modelling” i Solid Edge hjelper ingeniører med å bruke nettmodeller som B-rep-modeller, slik at generativ design, additiv produksjon og reverse engineering kan utføres i én og samme programvare.