3D Printing Basics
Zamislite da ste u mogućnosti stvoriti gotovo sve što vam padne na pamet - tačno sa svog kompjutera. To je dio čarolije svih 3D tehnologija! 3D štampanje vam omogućava da "štampate" objekte sloj po sloj, gradeći sve, od igračaka do alata. 3D skeniranje uzima objekte iz stvarnog svijeta i pretvara ih u digitalne verzije koje možete podesiti ili kopirati. A sa 3D modeliranjem, vi ste dizajner, oblikujući virtualne objekte koji na kraju mogu postati stvarni. Ove tehnologije mijenjaju industrije kao što su zdravstvo, inženjerstvo i moda, nudeći uzbudljive načine za rješavanje problema, stvaranje umjetnosti i oživljavanje ideja!
Cilj ovog modula je da pruži temeljno razumijevanje 3D tehnologija, uključujući 3D štampanje, skeniranje i modeliranje. Cilj mu je opremiti polaznike osnovnim znanjem i vještinama za istraživanje ovih tehnologija, razumijevanje njihovih osnovnih principa i prepoznavanje njihove primjene u različitim industrijama.
3D štampa, ili aditivna proizvodnja, stvara trodimenzionalne objekte iz digitalnog modela gradeći ih sloj po sloj. Široko se koristi u poljima kao što su proizvodnja, zdravstvo i izrada prototipova.
3D štampač slijedi digitalni dizajn i konstruira objekt dodavanjem materijala sloj po sloj, obično koristeći plastiku, smole ili metale.
Click the boxes below to find more information
Kako to radi: FDM melts and extrudes plastic filament (e.g., PLA, ABS) layer by layer. It’s the most affordable and widely accessible technology.
Kako to radi: SLA (Stereolithography) 3D printing is a process that employs a UV laser to solidify liquid resin layer by layer, resulting in accurate and finely detailed objects.
Kako to radi: SLS (Selective Laser Sintering) 3D štampanje je tehnologija koja koristi laser za spajanje praškastih materijala, tipično najlon, u čvrste slojeve, omogućavajući stvaranje jakih i funkcionalnih dijelova.
Kako to radi: DLP (Digital Light Processing) 3D printing is a technology that uses a digital projector to cure liquid resin layer by layer, allowing for fast and highly detailed object creation.
Kako to radi: MJF (Multi Jet Fusion) 3D printing is a process that applies fusing agents to layers of powder and then heats them, resulting in the rapid production of durable and intricately detailed parts.
Biorazgradiv, jednostavan za štampanje i široko korišten za prototipove i modele.
Čvršći i otporniji na toplinu od PLA, koji se obično koristi u funkcionalnim dijelovima.
Snažan, fleksibilan i izdržljiv. Odlično za mehaničke dijelove i alate.
Visoka preciznost i glatke površine, ali lomljive. Koristi se u nakitu i stomatološkim modelima.
Fleksibilan i izdržljiv, često se koristi za predmete kao što su maske za telefon ili potplati cipela.
Koristi se u industrijskom metalnom 3D printanju za stvaranje izdržljivih, funkcionalnih dijelova.
3D skeniranje je tehnologija koja bilježi oblik i dimenzije objekata iz stvarnog svijeta, pretvarajući ih u digitalne 3D modele. Ovaj proces je postao bitan u raznim oblastima, uključujući proizvodnju, zdravstvo, zabavu i očuvanje. Osnovni cilj 3D skeniranja je da proizvede precizne i detaljne prikaze fizičkih objekata, koji se zatim mogu analizirati, modificirati ili reproducirati koristeći druge tehnologije kao što je 3D štampanje.
Postoji nekoliko metoda 3D skeniranja, svaka sa svojim principima i primjenama. Primarne tehnike uključuju lasersko skeniranje, strukturirano svjetlosno skeniranje i fotogrametriju.
Click the boxes below to find more information
Ovi modeli se sastoje od poligona, obično trouglova ili četverougla, koji su definirani vrhovima. Poligonalno modeliranje je jedna od najčešćih tehnika koje se koriste u 3D grafici, posebno u video igrama i animacijama. Umjetnici mogu manipulirati vrhovima kako bi stvorili detaljne oblike, a složenost modela može se prilagoditi povećanjem ili smanjenjem poligona. Dok veći broj poligona omogućava više detalja, oni također zahtijevaju više procesorske snage, što je bitno razmatranje u aplikacijama u stvarnom vremenu kao što su igre.
Parametarsko modeliranje koristi matematičke jednačine za definiranje oblika i dimenzija objekta. Ova tehnika je prevladavajuća u inženjerskim i arhitektonskim aplikacijama, gdje su preciznost i sposobnost modificiranja parametara ključni. Korisnici mogu definirati odnose između različitih komponenti, omogućavajući jednostavno prilagođavanje modela jednostavnom promjenom parametara. Ova mogućnost je posebno korisna za dizajniranje složenih geometrija i osiguravanje da se svi dijelovi tačno uklapaju zajedno.
Ova metoda uključuje uzimanje više fotografija objekta iz različitih uglova i korištenje softvera za analizu slika i kreiranje 3D modela. Fotogrametrija se često koristi u oblastima kao što su arheologija, očuvanje kulturnog naslijeđa i dizajn igara. Iako može biti manje precizan od laserskog skeniranja ili skeniranja strukturiranog svjetla, pristupačniji je i isplativiji, jer zahtijeva samo standardnu kameru i odgovarajući softver.
Proces 3D skeniranja obično uključuje nekoliko ključnih koraka:
Prije skeniranja, objekt treba biti čist i bez prepreka. U zavisnosti od metode skeniranja, možda će biti potrebno nanijeti premaz na sjajne ili prozirne površine kako bi se poboljšala sposobnost skenera da uhvati tačne podatke.
Skeneri moraju biti kalibrirani kako bi se osigurala precizna mjerenja. To uključuje postavljanje uređaja u odnosu na referentnu tačku ili korištenje kalibracijskih objekata koje je osigurao proizvođač.
Proces skeniranja počinje pozicioniranjem skenera oko objekta. Za ručne skenere, operater pomiče uređaj oko objekta kako bi uhvatio podatke iz više uglova. Za stacionarne skenere, objekt se može rotirati kako bi se uhvatili svi potrebni pogledi.
Nakon što je skeniranje završeno, prikupljeni podaci se obrađuju pomoću specijaliziranog softvera. Ovaj korak uključuje čišćenje oblaka tačaka, poravnavanje višestrukih skeniranja (ako je primjenjivo) i pretvaranje podataka u upotrebljiv format 3D modela kao što je STL ili OBJ.
Nakon generiranja 3D modela, dodatne modifikacije mogu biti potrebne. To može uključivati zaglađivanje površina, popunjavanje rupa ili skaliranje modela. Napredni softverski alati također mogu omogućiti integraciju tekstura i boja za stvaranje realističnijih prikaza.
Početni 3D skeneri su pristupačni, korisnički prilagođeni uređaji dizajnirani za početnike i hobiste, nudeći osnovnu funkcionalnost za snimanje 3D modela sa pristojnom preciznošću i lakoćom korištenja, što ih čini idealnim za lične projekte, obrazovanje i izradu prototipa. Takvi brendovi su Matter and Form, Revopoint, Shining 3D, Scan dimension i sl. Cijene mogu varirati od 400 do 3000 eura.
3D skeneri na profesionalnom nivou su napredni, visoko precizni uređaji koji se koriste u industrijama kao što su inženjering, proizvodnja i zdravstvo, nudeći vrhunsku preciznost, brzinu i detaljne mogućnosti prikupljanja podataka, što ih čini pogodnim za složene aplikacije kao što su obrnuti inženjering, kontrola kvaliteta i zamršeno modeliranje. Takvi brendovi su Zeiss/GOM, Artec 3D, Creaform, Hexagon i sl. Cijene mogu varirati od 10 000 do više od 100 000 eura.
3D modeliranje je proces stvaranja matematičke reprezentacije trodimenzionalnog objekta pomoću specijaliziranog softvera, omogućavajući manipulaciju oblikom, teksturom i osvjetljenjem za proizvodnju vrlo detaljnih digitalnih modela. Ova tehnika je fundamentalna u raznim industrijama, uključujući animaciju, dizajn igara, arhitekturu i inženjering, olakšavajući vizualizaciju, simulaciju i izradu prototipova objekata iz stvarnog svijeta.
A 3D model je u suštini matematički prikaz objekta koji uključuje njegov oblik, veličinu i površinske detalje. Izgrađen je od zbirke geometrijskih elemenata: vrhova (tačaka u trodimenzionalnom prostoru), rubova (linija koje povezuju ove tačke) i lica (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.
Click the boxes below to find more information
Ovi modeli se sastoje od poligona, obično trouglova ili četverougla, koji su definirani vrhovima. Poligonalno modeliranje je jedna od najčešćih tehnika koje se koriste u 3D grafici, posebno u video igrama i animacijama. Umjetnici mogu manipulirati vrhovima kako bi stvorili detaljne oblike, a složenost modela može se prilagoditi povećanjem ili smanjenjem poligona. Dok veći broj poligona omogućava više detalja, oni također zahtijevaju više procesorske snage, što je bitno razmatranje u aplikacijama u stvarnom vremenu kao što su igre.
Parametarsko modeliranje koristi matematičke jednačine za definiranje oblika i dimenzija objekta. Ova tehnika je prevladavajuća u inženjerskim i arhitektonskim aplikacijama, gdje su preciznost i sposobnost modificiranja parametara ključni. Korisnici mogu definirati odnose između različitih komponenti, omogućavajući jednostavno prilagođavanje modela jednostavnom promjenom parametara. Ova mogućnost je posebno korisna za dizajniranje složenih geometrija i osiguravanje da se svi dijelovi tačno uklapaju zajedno.
Različite tehnike se koriste u procesu 3D modeliranja, svaka sa svojim snagama i primjenama:
Ova tehnika počinje sa jednostavnim geometrijskim oblikom, često kutijom ili kockom, koja se progresivno usavršava. Umjetnici manipuliraju osnovnim oblikom dodavanjem i podešavanjem vrhova, rubova i lica kako bi stvorili složenije dizajne. Box modeliranje je temeljna tehnika za početnike, jer omogućava intuitivno razumijevanje procesa modeliranja.
Brojne softverske aplikacije služe različitim aspektima 3D modeliranja, u rasponu od alata prilagođenih početnicima do naprednih profesionalnih rješenja:
Paket za 3D modeliranje otvorenog koda koji nudi sveobuhvatan skup alata za modeliranje, animaciju, renderiranje i više. Blender je pogodan i za početnike i za profesionalce zbog svoje svestranosti i opsežne podrške zajednice.
Vodeći softver koji se široko koristi u filmskoj i animacijskoj industriji, poznat po svojim moćnim mogućnostima modeliranja, namještanja i animacije. Maya je posebno učinkovita za modeliranje likova i složene vizualne efekte.
User-friendly aplikacija dizajnirana za arhitektonski i dizajn interijera. SketchUp omogućava korisnicima da brzo kreiraju precizne modele, čineći ga dostupnim i za početnike i za profesionalce.
Softver za parametarsko modeliranje koji se koristi u inženjerstvu i dizajnu proizvoda, SolidWorks pruža alate za kreiranje detaljnih mehaničkih modela i sklopova. Ovaj softver je neophodan za osiguravanje da dizajni zadovoljavaju inženjerske specifikacije.
3D modeliranje igra vitalnu ulogu u različitim industrijama, olakšavajući kreativnost i inovacije. U animaciji i igrama, modeli su animirani i renderirani kako bi se stvorila zanimljiva vizuelna iskustva. U arhitekturi, 3D modeli pomažu u vizualizaciji dizajna i procjeni prostornih odnosa. U proizvodnji i inženjeringu, modeli služe kao nacrti za stvaranje fizičkih proizvoda.
3D tehnologije obuhvataju širok spektar alata i procesa, uključujući 3D skeniranje, 3D štampanje i 3D modeliranje, od kojih su svi revolucionirali mnoge industrije. Ove tehnologije omogućavaju stvaranje, replikaciju i modifikaciju objekata i dizajna sa neviđenom preciznošću i kreativnošću.
One of the most significant applications of 3D technologies is in additive manufacturing and rapid prototyping. With 3D printing, manufacturers can quickly create prototypes and parts directly from digital designs, reducing the time and cost associated with traditional manufacturing processes. This technology allows for greater flexibility in design, as engineers can iterate on prototypes faster, improving products before moving into full production.
Slučajevi upotrebe: Automotive parts, consumer electronics, and aerospace components are frequently prototyped and manufactured using 3D technologies.
In healthcare, 3D technologies are transforming the way medical professionals diagnose, plan surgeries, and treat patients. 3D scanning is used to create personalized medical devices, such as prosthetics, orthotics, and implants, perfectly tailored to a patient’s anatomy. 3D printing allows for the creation of customized surgical models, enabling surgeons to practice complex procedures before operating. Researchers are even developing bioprinting, which involves creating tissue and organs using 3D printing technology.
Slučajevi upotrebe: 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.
Slučajevi upotrebe: Digital building models, renovation planning, and large-scale 3D-printed homes.
In the entertainment industry, 3D technologies are extensively used to create visual effects, animated characters, and virtual environments for movies, video games, and virtual reality (VR) experiences. 3D modeling software allows artists to craft detailed characters and scenes, while motion capture technology can be combined with 3D animation to create lifelike movements for films and games.
Slučajevi upotrebe: Special effects in movies, 3D characters in video games, VR experiences, and animated films.
3D scanning plays a critical role in the preservation and study of cultural heritage. Museums and archaeologists use 3D scanning to digitize ancient artifacts, historical monuments, and archaeological sites, creating detailed digital records that can be studied without physically handling fragile objects. These digital replicas can also be shared globally or used for virtual exhibitions.
Slučajevi upotrebe: Preservation of artifacts, digital archives, and virtual museum exhibitions.
In the fashion and jewelry industries, 3D technologies are being used to create intricate designs that were once impossible with traditional methods. 3D printing allows designers to experiment with shapes, textures, and materials, leading to innovative products such as custom-fit clothing or unique jewelry pieces. 3D scanning can also be used to ensure precise fitting for custom-made garments or accessories.
Slučajevi upotrebe: Custom jewelry, avant-garde fashion pieces, and 3D-printed textiles.
In education, 3D technologies are enhancing learning experiences by allowing students to interact with physical representations of complex concepts. 3D models of molecules, human anatomy, or historical artifacts help students visualize subjects in ways that traditional textbooks cannot. Additionally, 3D printing allows for hands-on learning by enabling students to create physical objects from their designs, enhancing their understanding of subjects like engineering, biology, and art.
Slučajevi upotrebe: 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.
Slučajevi upotrebe: 3D-printed sculptures, interactive installations, and product design.
In robotics, 3D technologies are applied in the development of custom robotic components, housings, and prototypes. 3D printing enables engineers to rapidly prototype parts for robots, while 3D scanning can be used to capture the environment for robotic systems, aiding in navigation and interaction with objects.
The aerospace industry relies heavily on 3D technologies for the design and production of lightweight, strong components. 3D printing enables the production of parts with complex geometries, reducing material waste and lowering production costs. 3D scanning is used to inspect and reverse-engineer parts, ensuring that they meet the stringent standards required in aerospace and defense applications.
Slučajevi upotrebe: Aircraft components, satellite parts, and inspection of critical parts.
Finansirano od strane Evropske unije. Mišljenja izražena u ovom materijalu isključivo su mišljenja autora i ne odražavaju nužno mišljenja Evropske unije ili Europske izvršna agencije za obrazovanje i kulturu (EACEA). Ni Evropska unija ni EACEA ne mogu biti odgovorni za njih.