Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development / Доступная 3Д печать для науки, образования и устойчивого развития: 7. 3D моделирование с OpenSCAD - Часть 1

Себастьян Бюттрих
IT лаборатория, Университет Информационных Технологий Копенгагена, Дания
sebastian@itu.dk

Woolpit 12.10.13 в 05:18

На пути от идеи к законченному 3D принтеру, нужно совершить множество шагов. Начиная от проекта файла CAD или получения данных уже существующего объекта, затем к преобразованию в файл STL, возможно некоторая заключительная обработка/ремонтные работы, и наконец, преобразование в исполняемый принтером файл g-кода.

Woolpit 12.10.13 в 05:20

Ваши первые шаги в 3D печати могут основываться на 3D проектах, найденных в Интернете, но став опытнее, Вы захотите разработать свой собственный или улучшить один из существующих, а не просто воспроизводить работу других. Здесь мы сосредоточимся на этапе разработки, т.е. на создании 3D моделей и экспорте STL-файлов.

mishavolkin 03.12.13 в 15:03

Есть много доступных программных средств, и следующие два адреса - хорошие отправные точки, чтобы освоить их:
• http://www.reprap.org/wiki/Useful_Software_Packages
• https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_3D_computer_graphics_software

Woolpit 12.10.13 в 05:21

Разработка в OpenSCAD
Самое популярное бесплатное и бесплатное программное обеспечение Blender, POV-Ray, Wings3d и OpenSCAD. OpenSCAD подходит для всего, что может быть рассчитано и создано кодом и логической схемой лучше, чем от руки, мышью или светокопированием (легкой трассировкой). Что касается последних, то Blender или POV-Ray могут стать Вашим выбором.

Woolpit 12.10.13 в 05:21

Таким образом, когда задача - разработка объектов, размеры которых Вы знаете или громоздкие, невозможные для зарисовки объекты, но которые легко могут быть описаны формулами, параметрами или числовой последовательностью, OpenSCAD – подходящий Вам инструмент. Его подход к 3D проекту основывается на математике и программировании.

Woolpit 12.10.13 в 05:21

Цитата с веб-сайта http://openscad.org:
«В отличие от большей части бесплатного программного обеспечения для создания 3D моделей (такое как известное приложение Blender), оно не фокусироется на художественных аспектах 3D моделирования, а вместо этого фокусируется на аспектах CAD. Таким образом, это приложение может быть тем, что Вы ищете, когда планируете создать 3D модели деталей машины, но со значительной степенью уверенности это не, то, что Вы ищете, если Вас большее интересует создание компьютерных анимационных фильмов».

Woolpit 12.10.13 в 05:21

OpenSCAD – бесплатное программное обеспечение, подходящее для Linux/UNIX, MS Windows и Mac OS X, по 2 версии Стандартной общественной лицензии.

Woolpit 12.10.13 в 05:22

В OpenSCAD два основных способа моделирования:
1. Конструктивная блочная геометрия (CSG) – конструкция из трехмерных объектов, элемент за элементом, из скрипта.
2. Экструзия 2D контуров, с другой стороны, берет существующий двухмерную форму файла DXF или простую двухмерную форму, и получает из нее 3D объект, например при помощи вращения или вертикальной проекции.

Woolpit 12.10.13 в 05:22

В OpenSCAD есть два основных способа моделирования:
1. Конструктивная блочная геометрия (CSG, Constructive Solid Geometry) – конструкция из заполненных трехмерных объектов, элемент за элементом составляется при помощи скрипта.
2. Экструзия 2D контуров, с другой стороны, берет существующую двухмерную форму, как то DXF-файл (Drawing eXchange Format) или простая двухмерная фигура, и получает из нее 3D объект при помощи вращения, вертикальной проекции или иным аналогичным способом.

mishavolkin 03.12.13 в 15:48

Получающийся 3D файл может быть, затем экспортирован в файл формата STL или закрыто.

Woolpit 12.10.13 в 05:22

STL значит стереолитография. Это - формат, доступный для экспорта в большинство программ CAD. Файл STL представляет объект, который можно назвать «водонепроницаемым»: объект без отверстий или однородный. В то время как более смелые объекты, конечно, могут быть воображены и зарисованы, только «водонепроницаемый» объект, который может быть заполнен материалом, может быть действительно распечатан.

Woolpit 12.10.13 в 05:22

STL значит СТереоЛитография. Большинство программ САПР поддерживают экспорт в этот формат. Файл STL представляет объект, который можно назвать «водонепроницаемым»: объект без отверстий или особых точек (в математическом смысле). Можно, конечно, вообразить и зарисовать и более смелые объекты, но только «водонепроницаемый» объект - объект, который может быть заполнен материалом - может в действительности быть распечатан.

mishavolkin 03.12.13 в 16:06

Нужно отметить, что экспорт в STL может быть проблематичным процессом, и всегда лучше проверить результаты посредством последующей обработки и ремонтного инструмента, такого как Meshlab.

Woolpit 12.10.13 в 05:22

Основные элементы синтаксиса OpenSCAD - переменные, модули, функции, включения и требования.
Переменные описываются так
myVar = 5+4
и могут быть сгруппированы в вектора/точки как:
myVector = [5,4,8]

Woolpit 12.10.13 в 05:23

Переменные, установленные один раз во время компиляции, не будут изменяться во временя рабочего цикла.

Woolpit 12.10.13 в 05:23

OpenSCAD знает скалярные знаки арифметических операций, операции сравнения, знаки булевой логики и длинный список основных математических функций. Вы можете создать примитивные 2D объекты (круг, квадрат, многоугольник) и примитивные 3D объекты (кубы, сферы, цилиндры), все параметры которых являются точками, введенными ранее, как вводные данные, часто дополняемые разрешающей способностью и данными фацета и дополнительными инструкциями.

Woolpit 12.10.13 в 05:23

Справка OpenSCAD на http://www.openscad.org/cheatsheet/ дает хорошее краткое изложение всех элементов языка OpenSCAD

Woolpit 12.10.13 в 05:23

Следующий пример кода демонстрирует перевод преобразования и трех основных булевых логических операций:
Union (объекты объединенные вместе),
Difference (удаление одного объекта от других);
Interselection (область совместно используемая двумя объектами).

Woolpit 12.10.13 в 05:24

Пример кода трех основных преобразований:
Union() {
cylinder (h = 4, r=1, center = true, $fn=100);
rotate ([90,0,0]) cylinder (h = 4, r=0.9, center = true, $fn=100);
}
translated[0,3,3])
difference() {
cylinder (h = 4, r=1, center = true, $fn=100);
rotate ([90,0,0]) cylinder (h = 4, r=0.9, center = true, $fn=100);
}
translated[0,-3,-3])
intersection() {
cylinder (h = 4, r=1, center = true, $fn=100);
rotate ([90,0,0]) cylinder (h = 4, r=0.9, center = true, $fn=100)
}

Woolpit 12.10.13 в 05:24

Основные булевы операции (комментарий к иллюстрации)

Woolpit 12.10.13 в 05:26

Подробности OpenSCAD User Manual на wikibooks:
http://en.wikibooks.org/wiki/OpenSCAD_User_Manual и этот сайт предоставит Вам всю необходимую информацию для разработки сложных объектов.

Woolpit 12.10.13 в 05:25

Примечание: Все ресурсы в этой статье использовались в апреле 2013.

Woolpit 12.10.13 в 05:25