Ha valamilyen 3D-s ábrázolást készít, legyen szó gyártásról vagy csak animációról és renderelésről, akkor egy 3D-s fájlt kell készítenie, például egy STL-t . Ezek a fájlok alapvetően egy alakzatot meghatározó koordinátapontok hatalmas listái. Azonban nagyon nehéz lenne az embernek úgy 3D-ben tervezni valamit, hogy csak koordinátákat deklarál.
Erre a célra találták ki a CAD szoftvert. Ezek a programok lehetővé teszik a tervezők számára, hogy vizuális felületen keresztül koherens méreteket és terveket hozzanak létre. A program elvégzi az összes számítást, és létrehozza a fájlt az összes koordinátával, így a tervezőnek csak a formák és méretek miatt kell aggódnia.
De nem minden CAD program azonos. Ez nem azt jelenti, hogy néhány jobb, mint mások (bár az is igaz), hanem azt, hogy néhány más szemlélettel közelíti meg a modellezést, mint mások. Cikkünk ezt mutatja be.
A modellezés típusai
A CAD (számítógépes segítséggel végzett tervezés) keretében három fő típusú 3D modellezés létezik – szilárd, drótváz és felületi – és mindegyiknek megvannak a saját előnyei és hátrányai. Természetesen vannak más típusok is, de legtöbbjük vagy ezeknek a háromnak a részhalmaza, vagy nagyon specializáltak a saját céljaikra.
- A szilárd modellezés háromdimenziós alakzatokkal működik. A formák változhatnak, de építőelemként működnek együtt. Ezen blokkok némelyike a bemenettől függően anyagot ad hozzá, míg mások kivonnak belőle. Egyes programok módosítókat használhatnak, és úgy dolgoznak a szilárd testekkel, mintha fizikailag egy műhelyben marná őket. A szilárd modellezés meglehetősen egyszerű mind a felhasználók, mind a számítógép teljesítménye szempontjából.
- A drótvázas modellezés segíthet olyan esetekben, amikor a felület összetett és ívelt. A szilárd modellezés alapvető építőelemei túl körülményesek lehetnek egyes alkalmazásokhoz, és a drótvázmodellezés megoldást biztosíthat a bonyolultabb formákhoz. Azonban ahogy a bonyolultság nő, néhány hátrány is felmerül.
- A felületmodellezés a következő lépés a komplexitás felé. A rendkívül professzionális alkalmazások sima felületeket és zökkenőmentes integrációt igényelnek, és ez fejlettebb, több munkát és számítási teljesítményt igénylő programokkal kezelhető. Itt azonban olyan formákat érhet el, amelyek a másik két módszerrel szinte elérhetetlenek lennének.
Vessünk egy mélyebb pillantást ezekre a módszerekre, azok egyéni előnyeivel és hátrányaival együtt.
Szilárd modellezés
A szilárdtestek modellezése magában foglalja a primitív alakzatokkal, például gömbökkel, kockákkal és n-oldalas prizmákkal való munkát. Ennek ellenére a különböző programok eltérő eljárásokat alkalmazhatnak. Egyesek kétdimenziós vázlatokkal kezdik, amelyeket aztán extrudálnak, hogy háromdimenziós figurát készítsenek. Mások tömörebb alakzatokat adnak hozzá, hogy összetettebb figurákat készítsenek. De a végeredmény ugyanaz.
Ez a fajta modellezés különösen akkor hasznos, ha sík felületekről vagy egyszerű, állandó sugarú görbékről van szó. A pontos méretekhez és szögekhez is elég jól alkalmazkodik. Gondoljunk a mechanikai elemekre, gépekre és a természeti dolgok alapvető ábrázolására.
A szilárd modellezést alkalmazó figyelemre méltó szoftverek közé tartozik a Tinkercad és a FreeCAD belépőszinten, a fejlettebb munkákhoz pedig a SketchUp , a SolidWorks és a Fusion 360 .
ELŐNYÖK
- Az eszközök könnyen érthetők és könnyen használhatók; a felhasználónak nincs szüksége kiterjedt képzésre.
- A számítási követelmények alacsonyabbak, mivel a számítógép nem működik több ezer háromszöggel.
- Az utolsó darabok matematikailag mindig helyesek abban az értelemben, hogy a modell lehetséges a való világban.
HÁTRÁNYOK
- Az organikus formák megjelenítésében szinte lehetetlen magas realizmust elérni.
Drótváz modellezés
Ha a való világot nézzük, az ember gyorsan érzékeli, hogy a valóság valahogy több, mint kockák és gömbök halmaza. Az emberek, állatok és növények összetett formájúak. Ha a cél a realizmus látszatának elérése, akkor más technikára lesz szüksége – valami fejlettebbre, mint a szilárd modellezés.
A drótvázas modellezés az alakzatokat csúcsok hálózataként ábrázolja. Minden geometriai lap legalább három csúcsból áll, és minden csúcs egy vagy több lap része lehet. A dolgok mérete és alakja az egyes csúcsok helyzetének megváltoztatásával módosul.
Sok drótvázas modellező eszköz háromszöget használ alapelemként, és minél több háromszöget használ, annál magasabb a valósághűség. Ezt a „sokszögszám” jelzi, a modell drótvázában található háromszögek (vagy más sík alakzatok) teljes száma.
Történelmileg ezt a technikát használták először 3D-s figurák modellezésére, majd viszonylag alacsony sokszögszámmal, így a figurák kissé tömbössé váltak. Manapság nem ritka, hogy az alakzatok sokszögek millióit érik el. Lehet, hogy ez nem jelent problémát, ha a szoftver saját gépen fut, de a webalapú szoftverek esetében ez komoly késést okozhat. Egyes esetekben még a használható sokszögek száma is korlátozott.
Sok program használja ezt a megközelítést, de néhány fő program, amely lehetővé teszi a drótváz csúcsok egyéni kezelését, a Blender , a Maya és a Daz 3D.
ELŐNYÖK
- A tömör modellezéshez képest bonyolultabb felületek és ívek is elérhetők.
HÁTRÁNYOK
- A felhasználóknak több képzésre van szükségük.
- A nagy felbontáshoz több millió sokszögre lesz szükség, és a számítási igények magasabbak lesznek.
Felületmodellezés
A három technika közül a legfejlettebb a felületmodellezés . Vezetővonalakra támaszkodik az alkatrész alakjának és görbületének meghatározásához. A szoftver ezután kiszámít egy sima felületet, amely összeköti a vezetővonalakat.
Ez a munkamódszer a repülőgépek és csónakok készítésének módját utánozza: Tekintse a vezetővonalakat egy repülőgép szerkezetének belső bordáinak, a felület a fémhéj.
A fent említett példa a pontos oka ennek az eljárásnak. Az aerodinamikai és termodinamikai tervezéseknél a szilárd alakzatok körüli áramlás viselkedése rendkívül fontos, és a sziluett alakja határozza meg, hogy egy elem hatékony-e vagy sem. Mivel minden elem zökkenőmentes integrációja szükséges, a felületmodellezés a legjobb módja ezeknek a kihívásoknak.
A vezetővonalak használata nem az egyetlen lehetőség. Egyes programok vezérlőpontokat vagy vezérlősíkokat használnak, ahol a kívánt felület érintőlegesen követi a síkokat. Figyelembe kell venni azt, hogy mivel ez a munkamódszer nagymértékben a felületekre összpontosít, olyan vizuális megjelenítéseket hozhat létre, amelyek a valós világban nem lehetségesek. A gyártás előtt meg kell győződni arról, hogy a tervezés fizikailag lehetséges, vagy „ manifold ”.
Nincs külön program erre a technikára, ez csak egy újabb eszköz a dobozukban. Ennek ellenére az alapelvei annyira eltérőek, hogy egyedülálló modellezési technikának tekintik. Sok programban a fő eszközt, amely ezt a feladatot végzi, „Loft”-nak hívják. Néhány program, amely képes kezelni az ilyen típusú modellezést, a Catia , a FreeCAD , az Inventor és a SolidWorks .
ELŐNYÖK
- Lehetőség van összetett felületek előállítására. Ez kényelmes ott, ahol a megjelenés fontos, például az autóiparban, vagy ahol folyadékokról van szó, például a repülőgépeknél vagy a termodinamikában
.
HÁTRÁNYOK
- Ez a technika bonyolultabb és fejlettebb programokat igényel.
- A fejlettebb programok sokkal több képzést és tapasztalatot igényelnek a tervezőtől.
Eredeti forrás: All3dp.com
