Unit 1
3D Printing Basics
Module 1:
Introduction to 3D Technologies
Представете си, че можете да създавате почти всичко, за което се сетите - направо на компютъра си и от него. Това е част от магията на всички 3D технологии. 3D принтирането ви позволява да "отпечатвате" обекти слой по слой, като създавате всичко - от играчки до инструменти. 3D сканирането използва обекти от реалния свят и ги превръща в цифрови версии, които можете да променяте или копирате. А при 3D моделирането вие сте дизайнерът, който оформя виртуални обекти, които в крайна сметка могат да станат реални. Тези технологии променят индустрии като здравеопазване, инженерство и мода, предлагайки вълнуващи начини за решаване на проблеми, създаване на изкуство и реализиране на идеи!
Резултати от обучението
Целта на този модул е да даде основни познания за 3D технологиите, включително 3D принтиране, сканиране и моделиране. Той има за цел да предостави на учащите се основни знания и умения за проучване на тези технологии, разбиране на основните им принципи и разпознаване на приложенията им в различни индустрии.
Въведение
При 3D принтирането или т.н. адитивното производство се създават триизмерни обекти от цифров модел, като се изграждат слой по слой. То се използва широко в области като производство, здравеопазване и създаване на прототипи
Как работи 3D принтирането?
3D принтерът следва цифров дизайн и конструира обект чрез добавяне на материал слой по слой, обикновено с помощта на пластмаси, смоли или метали
Основни технологии за 3D принтиране
Click the boxes below to find more information
Най-често използвани материали за 3D принтиране
Биоразградими, лесни за отпечатване и широко използвани за прототипи и модели.
По-твърд и по-топлоустойчив от PLA, често използван във функционални части.
Здрави, гъвкави и издръжливи. Чудесен за механични части и инструменти.
Висока прецизност и гладки повърхности, но крехки. Използва се за бижута и стоматологични модели.
Гъвкав и издръжлив, често използван за изделия като калъфи за телефони или подметки за обувки.
Използва се в индустриалния 3D печат на метали за създаване на издръжливи и функционални части.с
Въведение
3D сканирането е технология, която улавя формата и размерите на обекти от реалния свят, като ги превръща в цифрови 3D модели. Този процес е от съществено значение в различни области, включително производство, здравеопазване, развлечения и опазване на околната среда. Основната цел на 3D сканирането е да се създадат точни и подробни изображения на физически обекти, които след това могат да бъдат анализирани, модифицирани или възпроизведени с помощта на други технологии, като например 3D принтиране.
Видове технологии за 3D сканиране
Съществуват няколко метода за 3D сканиране, всеки от които има свои собствени принципи и приложения. Основните техники включват лазерно сканиране, сканиране със структурирана светлина и фотограметрия.
Click the boxes below to find more information
Процес на сканиране
Процесът на 3D сканиране обикновено включва няколко основни стъпки:
Преди сканиране обектът трябва да е чист и без излишни пречки по и около него. . В зависимост от метода на сканиране може да се наложи нанасяне на покритие върху лъскави или прозрачни повърхности, за да се подобри способността на скенера да улавя точни данни.
Скенерите трябва да се калибрират, за да се осигурят точни измервания. Това включва настройване на устройството спрямо референтна точка или използване на обекти за калибриране, предоставени от производителя.
Процесът на сканиране започва с позициониране на скенера около обекта. При ръчните скенери операторът движи устройството около обекта, за да заснеме данни от различни ъгли. При стационарните скенери обектът може да бъде завъртян, за да се обхванат всички необходими гледни точки.
След приключване на сканирането събраните данни се обработват с помощта на специализиран софтуер. Тази стъпка включва почистване на облака от точки, подравняване на няколко сканирания, ако е приложимо и преобразуване на данните в използваем формат за 3D модел, като например STL или OBJ.
След генерирането на 3D модела може да се наложи да се направят допълнителни промени. Това може да включва изглаждане на повърхности, запълване на дупки или мащабиране на модела. Усъвършенстваните софтуерни инструменти могат също така да позволят интегрирането на текстури и цветове за създаване на по-реалистични изображения.
3D скенери за начинаещи are affordable, user-friendly devices designed for beginners and hobbyists, offering basic functionality for capturing 3D models with decent accuracy and ease of use, making them ideal for personal projects, education, and prototyping. Such brands are Matter and Form, Revopoint, Shining 3D, Scan dimension and etc. The prices may vary from 400 to 3000 euro.
3D скенери за професионална употреба са усъвършенствани, високопрецизни устройства, използвани в индустрии като инженерство, производство и здравеопазване, които предлагат изключителна точност, скорост и възможности за улавяне на подробни данни. Това ги прави подходящи за сложни приложения като обратен инженеринг, контрол на качеството и сложно моделиране. Такива марки са Zeiss/GOM, Artec 3D, Creaform, Hexagon и др. Цените могат да варират от 10 000 до повече от 100 000 евро.
Въведение
3D моделирането е процеса на създаване на математическо представяне на триизмерен обект с помощта на специализиран софтуер, който позволява манипулиране на формата, текстурата и осветлението, за да се създадат много подробни цифрови модели. Тази техника е основополагаща в различни индустрии, включително анимация, дизайн на игри, архитектура и инженерство, като улеснява визуализацията, симулацията и създаването на прототипи на обекти от реалния свят.
Какво представляват 3D моделите?
A 3D model is essentially a mathematical representation of an object that includes its shape, size, and surface details. It is constructed from a collection of geometric elements: vertices (the points in three-dimensional space), edges (the lines connecting these points), and faces (the flat surfaces formed by edges). Together, these elements create a mesh that defines the object’s geometry. 3D models can also incorporate additional information, such as textures, colors, and materials, allowing them to appear realistic when rendered. This additional data can enhance the visual fidelity of the model, making it suitable for presentations, visual effects, or interactive experiences.
Видове 3D модели
Click the boxes below to find more information
Основни техники за 3D моделиране
В процеса на 3D моделиране се използват различни техники, всяка от които има своите силни страни и приложения:
Моделиране на кутии (Box Modeling)
Тази техника започва с проста геометрична форма, често кутия или куб, която постепенно се усъвършенства. Художниците манипулират основната форма, като добавят и коригират върхове, ръбове и лица, за да създадат по-сложни дизайни. Моделирането в кутии е основополагаща техника за начинаещи, тъй като позволява интуитивно разбиране на процеса на моделиране.
Софтуер за 3D моделиране
На пазара съществуват различни софтуерни приложения, които се използват за 3D моделиране, които варират от инструменти за начинаещи до усъвършенствани професионални решения:
Софтуер за 3D моделиране с отворен код, който предлага цялостен набор от инструменти за моделиране, анимация, рендиране и др. Blender е подходящ както за начинаещи, така и за професионалисти, благодарение на своята гъвкавост и широката подкрепа на общността.
Един от най-популярните софтуери, широко използван във филмовата и анимационната индустрия, известен с мощните си възможности за моделиране, създаване на дигитален скелет и анимация. Maya е особено ефективен софтуер за моделиране на герои и сложни визуални ефекти.
Лесно за използване приложение, предназначено за архитектурен и интериорен дизайн. SketchUp позволява на потребителите бързо да създават точни модели, което го прави достъпен както за начинаещи, така и за професионалисти.
SolidWorks е софтуер за параметрично моделиране, използван в инженерния и продуктовия дизайн, който предоставя инструменти за създаване на подробни механични модели и чертежи. Този софтуер е от съществено значение, за да се гарантира, че проектите отговарят на инженерните спецификации.
Приложения на 3D моделирането
Триизмерното моделиране играе важна роля в различни индустрии, като улеснява творчеството и иновациите. В анимацията и игрите моделите се анимират и рендерират, за да се създадат завладяващи визуални преживявания. В архитектурата 3D моделите помагат за визуализиране на проектите и оценка на пространствените взаимоотношения. В производството и инженерството моделите служат като чертежи за създаване на физически продукти.
Въведение
3D технологиите обхващат широк спектър от инструменти и процеси, включително 3D сканиране, 3D принтиране и 3D моделиране, които революционизираха много индустрии. Тези технологии позволяват създаването, възпроизвеждането и модифицирането на обекти и дизайни с безпрецедентна прецизност и креативност.
Едно от най-значимите приложения на 3D технологиите е в адитивното производство и бързото създаване на прототипи. С помощта на 3D принтирането производителите могат бързо да създават прототипи и части директно от цифрови проекти, като намаляват времето и разходите, свързани с традиционните производствени процеси. Тази технология дава възможност за по-голяма гъвкавост при проектирането, тъй като инженерите могат по-бързо да повтарят прототипите, подобрявайки продуктите, преди да преминат към пълно производство.
Приложения: Automotive parts, consumer electronics, and aerospace components are frequently prototyped and manufactured using 3D technologies.
В здравеопазването 3D технологиите променят начина, по който медицинските специалисти диагностицират, планират операции и лекуват пациенти. Триизмерното сканиране се използва за създаване на персонализирани медицински изделия, като протези, ортези и импланти, които са перфектно съобразени с анатомията на пациента. Триизмерното принтиране позволява създаването на персонализирани хирургически модели, което дава възможност на хирурзите да практикуват сложни процедури преди операцията. Изследователите дори разработват биопринтиране, което включва създаване на тъкани и органи с помощта на технологията за 3D принтиране.
Приложения: Custom prosthetics, dental implants, surgical models, and tissue engineering.
3D technologies are widely used in architecture and construction for designing buildings and infrastructures. 3D modeling allows architects and engineers to visualize their designs in detail, making it easier to identify potential issues before construction begins. 3D scanning is also used to document existing buildings for renovation or historical preservation. In some cases, 3D printing is being applied to construction, with entire structures being printed layer by layer.
Приложения: Digital building models, renovation planning, and large-scale 3D-printed homes.
В развлекателната индустрия 3D технологиите се използват широко за създаване на визуални ефекти, анимирани герои и виртуални среди за филми, видеоигри и преживявания във виртуалната реалност (VR). Софтуерът за 3D моделиране позволява на художниците да създават детайлни персонажи и сцени, докато технологията за улавяне на движение може да се комбинира с 3D анимация, за да се създадат реалистични движения за филми и игри.
Приложения: Special effects in movies, 3D characters in video games, VR experiences, and animated films.
3D сканирането играе важна роля в опазването и изучаването на културното наследство . Музеите и археолозите използват 3D сканиране за дигитализиране на древни артефакти, исторически паметници и археологически обекти, като създават подробни цифрови записи, които могат да бъдат изучавани без да се налага физически да се борави с крехки предмети. Тези цифрови реплики могат да се споделят и в световен мащаб или да се използват за виртуални изложби.
Приложения: Preservation of artifacts, digital archives, and virtual museum exhibitions.
В модната и бижутерийната индустрия 3D технологиите се използват за създаване на сложни дизайни, които някога са били невъзможни с традиционните методи. 3D принтирането позволява на дизайнерите да експериментират с форми, текстури и материали, което води до създаването на иновативни продукти, като например дрехи по поръчка или уникални бижута. Триизмерното сканиране може да се използва и за прецизно създаване на поръчкови облекла или аксесоари.
Приложения: Custom jewelry, avant-garde fashion pieces, and 3D-printed textiles.
В образованието 3D технологиите подобряват учебния процес, като позволяват на учениците да взаимодействат с физически изображения на сложни концепции. Триизмерните модели на молекули, човешка анатомия или исторически артефакти помагат на учениците да си представят предметите по начин, който не е възможен в традиционните учебници. Освен това 3D принтирането дава възможност за практическо обучение, като позволява на учениците да създават физически обекти от своите проекти, което подобрява разбирането им за предмети като инженерство, биология и изкуство.
Приложения: 3D-printed educational tools, anatomical models, and interactive learning experiences.
3D technologies are expanding the boundaries of art and design by providing new ways for artists to create sculptures, installations, and interactive art pieces. With 3D printing, artists can produce complex geometries and unique textures that would be difficult to achieve with traditional sculpting techniques. Digital 3D modeling allows designers to explore endless possibilities in form and composition.
Приложения: 3D-printed sculptures, interactive installations, and product design.
В роботиката, 3D технологиите се прилагат при разработването на персонализирани роботизирани компоненти, корпуси и прототипи. 3D принтирането дава възможност на инженерите бързо да създават прототипи на части за роботи, а 3D сканирането може да се използва за заснемане на околната среда за роботизирани системи, като подпомага навигацията и взаимодействието с обекти.
- Приложения: Custom robot parts, prototyping, and environmental scanning for autonomous systems.
Авиационно-космическата индустрия разчита в голяма степен на 3D технологиите за проектиране и производство на леки и здрави компоненти. 3D принтирането позволява производството на части със сложна геометрия, като намалява загубите на материали и понижава производствените разходи. Триизмерното сканиране се използва за проверка и обратно проектиране на частите, като се гарантира, че те отговарят на строгите стандарти, изисквани в аерокосмическите и отбранителните приложения.
Приложения: Aircraft components, satellite parts, and inspection of critical parts.
Финансирано от Европейския съюз. Изразените възгледи и мнения обаче принадлежат изцяло на техния(ите) автор(и) и не отразяват непременно възгледите и мненията на Европейския съюз или на Европейската изпълнителна агенция за образование и култура (EACEA). За тях не носи отговорност нито Европейският съюз, нито EACEA.
Bulgarian 
English 
Croatian 
Bosnian 
Serbian