Module 1: Introduction to 3D Technologies

Zamislite da možete stvoriti gotovo sve što možete zamisliti - izravno s računala. To je dio čarolije svih 3D tehnologija! 3D ispis omogućuje vam "ispis" objekata sloj po sloj, gradeći sve, od igračaka do alata. 3D skeniranje uzima stvarne objekte i pretvara ih u digitalne verzije koje možete prilagođavati ili kopirati. A s 3D modeliranjem, vi ste dizajner, oblikujući virtualne objekte koji na kraju mogu postati stvarni. Ove tehnologije mijenjaju industrije poput zdravstva, inženjerstva i mode, nudeći uzbudljive načine rješavanja problema, stvaranja umjetnosti i oživljavanja ideja!

Ishodi učenja

Cilj ovog modula je pružiti temeljito razumijevanje 3D tehnologija, uključujući 3D ispis, 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 raznim industrijama.

Unit 1

 3D Printing Basics

Unit 2

3D Scanning Basics

Unit 3

3D Modeling Basics

Unit 4

Applications

Unit 5

Basic Readings, Resources, Documents

Uvod

3D ispis, ili aditivna proizvodnja, stvara trodimenzionalne objekte iz digitalnog modela slažući ih sloj po sloj. Široko se koristi u područjima kao što su proizvodnja, zdravstvo i izrada prototipova.

Kako funkcionira 3D printanje?

3D printer prati digitalni dizajn i konstruira objekt dodavanjem materijala sloj po sloj, obično koristeći plastiku, smole ili metale.

Glavne tehnologije 3D ispisa

Click the boxes below to find more information

FDM (Fused Deposition Modeling)

Kako funkcionira:: FDM melts and extrudes plastic filament (e.g., PLA, ABS) layer by layer. It’s the most affordable and widely accessible technology.

  • Za:: Affordable and easy to use.
  • Protiv: Lower detail and surface finish.
  • Upotreba: Prototyping, education, hobbyist projects.

SLA (stereolitografija)

Kako funkcionira:: 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.

  • Za:Precizna i glatka završna obrada.
  • Protiv: Skupo i zahtijeva naknadnu obradu.
  • Upotreba: Nakit, stomatološki modeli, detaljni prototipovi.

SLS (Selektivno lasersko sinteriranje)

Kako funkcionira:: SLS (Selective Laser Sintering) 3D printanje je tehnologija koja koristi laser za spajanje praškastih materijala, obično najlona, ​​u čvrste slojeve, omogućujući stvaranje jakih i funkcionalnih dijelova.

  • Za:Nije potrebna potporna konstrukcija, čvrsti dijelovi.
  • Protiv: Skupo i industrijski usmjereno.
  • Upotreba: Zrakoplovstvo, automobilska industrija, složeni funkcionalni dijelovi.

DLP (Digitalna obrada svjetla)

Kako funkcionira:: 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.

  • Za:: Fast and detailed.
  • Protiv: Requires costly resin and post-processing.
  • Upotreba: Dental, detailed prototypes.
  •  

MJF (Multi Jet Fusion)

Kako funkcionira:: 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.

  • Za:Brzi, snažni dijelovi s finim detaljima.
  • Protiv: Skupa, industrijski fokusirana proizvodnja.
  • Upotreba: Funkcionalni prototipovi, mala proizvodnja.
  •  

Uobičajeni materijali za 3D ispis

Biorazgradiv, jednostavan za ispis 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. Odličan za mehaničke dijelove i alate.

Visoka preciznost i glatke, ali krhke površine. Koristi se u nakitu i stomatološkim modelima.

Fleksibilan i izdržljiv, često se koristi za predmete kao što su maske za telefon ili potplata cipela.

Koristi se u industrijskom metalnom 3D printanju za stvaranje izdržljivih, funkcionalnih dijelova.

Unit 2

3D Scanning Basics

Unit 3

3D Modeling Basics

Unit 4

Applications

Unit 5

Basic Readings, Resources, Documents

Uvod

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.

Vrste tehnologija 3D skeniranja

Postoji nekoliko metoda 3D skeniranja, svaka sa svojim principima i primjenama. Primarne tehnike uključuju lasersko skeniranje, skeniranje strukturiranim svjetlom i fotogrametriju.

Click the boxes below to find more information

Lasersko skeniranje

Ovi modeli sastoje se od poligona, obično trokuta ili četverokuta, koji su definirani vrhovima. Poligonalno modeliranje jedna je od najčešćih tehnika koje se koriste u 3D grafici, posebno u videoigrama i animaciji. Umjetnici mogu manipulirati vrhovima kako bi stvorili detaljne oblike, a složenost modela može se prilagoditi povećanjem ili smanjenjem broja poligona. Iako veći broj poligona omogućuje više detalja, oni također zahtijevaju veću procesorsku snagu, što je važno razmatranje u aplikacijama u stvarnom vremenu poput igara.

Skeniranje strukturiranim svjetlom

Parametrijsko modeliranje koristi matematičke jednadžbe za definiranje oblika i dimenzija objekta. Ova je tehnika raširena u inženjerskim i arhitektonskim primjenama, gdje su preciznost i mogućnost promjene parametara bitni. Korisnici mogu definirati odnose između različitih komponenti, što omogućuje jednostavnu prilagodbu modela jednostavnom promjenom parametara. Ova je mogućnost posebno korisna za projektiranje složenih geometrija i osiguravanje da se svi dijelovi precizno uklapaju.

Fotogrametrija

Ova metoda uključuje snimanje više fotografija objekta iz različitih kutova i korištenje softvera za analizu slika i stvaranje 3D modela. Fotogrametrija se često koristi u područjima kao što su arheologija, očuvanje baštine i dizajn igara. Iako može biti manje točna od laserskog skeniranja ili skeniranja strukturiranim svjetlom, pristupačnija je i isplativija, a zahtijeva samo standardnu ​​kameru i odgovarajući softver.

Proces skeniranja

Proces 3D skeniranja obično uključuje nekoliko ključnih koraka:

Prije skeniranja, objekt treba biti čist i bez prepreka. Ovisno o metodi skeniranja, možda će biti potrebno nanijeti premaz na sjajne ili prozirne površine kako bi se poboljšala sposobnost skenera da uhvati točne podatke.

Skeneri moraju biti kalibrirani kako bi se osigurala točna mjerenja. To uključuje pozicioniranje uređaja u odnosu na referentnu točku ili korištenje kalibracijskih objekata koje je osigurao proizvođač.

Proces skeniranja započinje pozicioniranjem skenera oko objekta. Kod ručnih skenera, operater pomiče uređaj oko objekta kako bi snimio podatke iz više kutova. Kod stacionarnih skenera, objekt se može rotirati kako bi se snimili svi potrebni prikazi.

Nakon što je skeniranje završeno, prikupljeni podaci se obrađuju pomoću specijaliziranog softvera. Ovaj korak uključuje čišćenje oblaka točaka, poravnavanje više skenova (ako je primjenjivo) i pretvaranje podataka u upotrebljiv 3D format modela kao što su STL ili OBJ.

Nakon što se generira 3D model, mogu biti potrebne dodatne modifikacije. To može uključivati ​​zaglađivanje površina, popunjavanje rupa ili skaliranje modela. Napredni softverski alati također mogu omogućiti integraciju tekstura i boja za stvaranje realističnijih prikaza.

3D skeneri početne razine 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.

Profesionalni 3D skeneri su napredni, visokoprecizni uređaji koji se koriste u industrijama poput inženjerstva, proizvodnje i zdravstva, nudeći vrhunsku točnost, brzinu i detaljne mogućnosti prikupljanja podataka, što ih čini prikladnima za složene primjene poput obrnutog inženjeringa, kontrole kvalitete i složenog modeliranja. Takve marke su Zeiss/GOM, Artec 3D, Creaform, Hexagon itd. Cijene mogu varirati od 10.000 do više od 100.000 eura.

Unit 3

3D Modeling Basics

Unit 4

Applications

Unit 5

Basic Readings, Resources, Documents

Uvod

3D modeliranje je proces stvaranja matematičkog prikaza trodimenzionalnog objekta pomoću specijaliziranog softvera, koji omogućuje manipulaciju oblikom, teksturom i osvjetljenjem kako bi se stvorili vrlo detaljni digitalni modeli. Ova tehnika je temeljna u raznim industrijama, uključujući animaciju, dizajn igara, arhitekturu i inženjerstvo, olakšavajući vizualizaciju, simulaciju i izradu prototipa objekata iz stvarnog svijeta.

Razumijevanje 3D modela

A 3D model je u biti matematički prikaz objekta koji uključuje njegov oblik, veličinu i detalje površine. Izgrađen je od skupa geometrijskih elemenata: vrhova (točaka u trodimenzionalnom prostoru), rubova (linija koje povezuju ove točke) 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.

Vrste 3D modela

Click the boxes below to find more information

Poligonalni modeli

Ovi modeli sastoje se od poligona, obično trokuta ili četverokuta, koji su definirani vrhovima. Poligonalno modeliranje jedna je od najčešćih tehnika koje se koriste u 3D grafici, posebno u videoigrama i animaciji. Umjetnici mogu manipulirati vrhovima kako bi stvorili detaljne oblike, a složenost modela može se prilagoditi povećanjem ili smanjenjem broja poligona. Iako veći broj poligona omogućuje više detalja, oni također zahtijevaju veću procesorsku snagu, što je važno razmatranje u aplikacijama u stvarnom vremenu poput igara.

Parametarski modeli

Parametrijsko modeliranje koristi matematičke jednadžbe za definiranje oblika i dimenzija objekta. Ova je tehnika raširena u inženjerskim i arhitektonskim primjenama, gdje su preciznost i mogućnost promjene parametara bitni. Korisnici mogu definirati odnose između različitih komponenti, što omogućuje jednostavnu prilagodbu modela jednostavnom promjenom parametara. Ova je mogućnost posebno korisna za projektiranje složenih geometrija i osiguravanje da se svi dijelovi precizno uklapaju.

Ključne tehnike 3D modeliranja

Različite tehnike se koriste u procesu 3D modeliranja, svaka sa svojim snagama i primjenama:

Softver za 3D modeliranje

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 još mnogo toga. Blender je prikladan i za početnike i za profesionalce zbog svoje svestranosti i opsežne podrške zajednice.

Maya, vodeći softver koji se široko koristi u filmskoj i animacijskoj industriji, poznat po svojim moćnim mogućnostima modeliranja, rigginga i animacije, posebno je učinkovita za modeliranje likova i složene vizualne efekte.

SketchUp je jednostavna aplikacija dizajnirana za arhitektonski i dizajn interijera, koja korisnicima omogućuje brzo stvaranje preciznih modela, što je čini dostupnom i početnicima i profesionalcima.

SolidWorks, softver za parametarsko modeliranje koji se koristi u inženjerstvu i dizajnu proizvoda, pruža alate za izradu detaljnih mehaničkih modela i sklopova. Ovaj softver je ključan za osiguravanje da dizajni zadovoljavaju inženjerske specifikacije.

Primjene 3D modeliranja

3D modeliranje igra vitalnu ulogu u raznim industrijama, potičući kreativnost i inovacije. U animaciji i igrama, modeli se animiraju i renderiraju kako bi se stvorila zanimljiva vizualna iskustva. U arhitekturi, 3D modeli pomažu u vizualizaciji dizajna i procjeni prostornih odnosa. U proizvodnji i inženjerstvu, modeli služe kao nacrti za stvaranje fizičkih proizvoda.

Unit 4

Applications

Unit 5

Basic Readings, Resources, Documents

Uvod

3D tehnologije obuhvaćaju širok raspon alata i procesa, uključujući 3D skeniranje, 3D ispis i 3D modeliranje, a sve su to revolucionirale mnoge industrije. Ove tehnologije omogućuju stvaranje, replikaciju i modifikaciju objekata i dizajna s 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.

Primjeri 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.

Primjeri 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.

Primjeri 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.

Primjeri 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.

Primjeri 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.

Primjeri 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.

Primjeri 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.

Primjeri 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.

  • Primjeri upotrebe: Custom robot parts, prototyping, and environmental scanning for autonomous systems.

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.

Primjeri upotrebe: Aircraft components, satellite parts, and inspection of critical parts.

Financira Europska unija. Izraženi stavovi i mišljenja su samo autorovi i ne odražavaju nužno stavove Europske unije ili Izvršne agencije za obrazovanje i kulturu (EACEA). Ni Europska unija ni EACEA ne mogu se smatrati odgovornima za njih.

hrCroatian
Scroll to Top