Файл: Технологии современного производства 3Д моделирование (компас) прототипирование.docx
Добавлен: 29.10.2023
Просмотров: 178
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Существующие на данном этапе развития 3D-принтеры способны создавать не только вкусные блюда, но и всякие приятные мелочи. Например, выяснилось, что таким способом получить ракетные двигатели экономически выгодно. Таким проектам есть место, особенно если учесть, что у НАСА уже есть такой принтер. Но нужно учитывать, что такой 3D-принтер пока используется только для создания компонентов таких двигателей. Эксперты единодушно подтверждают, что через 4-6 лет такие принтеры будут использоваться повсеместно.
Было успешно проведено несколько экспериментов по созданию полностью эффективного оружия.
Если в 2010-2011 годах такие образцы были достаточно показными, то новейшее «печатное» оружие становится более точным и практичным.
В Японии сейчас настоящий ажиотаж вокруг 3D-принтеров и печати - вездесущие печатные фотографии постепенно заменяются 3D-печатью. Например, в Токио, Осака, есть 3D-фотобудки, которые позволяют вместо обычного бумажного фото получить трехмерную фигурку-фотографию с превосходной точностью исполнения даже мелких деталей.
Также набирает популярность услуга «объемный фотошоп», когда вы «облачены» в виртуальную одежду какой-то исторической эпохи или изображаете отважного рыцаря, получив при предварительном сканировании трехмерную модель своей внешности.
Этот симбиоз завоевывает все большее место в искусстве. Так, на проходившей в Лондоне выставке 3D Print Show 2012 были продемонстрированы самые невероятные экспонаты, полученные в результате 3D-печати: от необычных музыкальных инструментов до удивительных решений мебели, компьютерных гаджетов и даже человеческих органов.
По словам британских дизайнеров, 3D-печать разрабатывается для создания офисного дизайна для самых разных исторических эпох и для точного воспроизведения обстановки из научно-фантастических фильмов, таких как «Аватар».
Голливуд переживает настоящий бум технологий 3D-моделирования. Например, в фильме «Агент 007» машина главного героя настолько совершенна, что ее просто не существует. Это еще одно детище 3D-печати и связанных с ней технологий. Традиционное производство во много раз дороже, наукоемче и медленнее, чем 3D-печать. Например, в мультфильме «Гадкий я» большая часть его была создана с помощью 3D-печати. Все гениальное - просто: создать сценарий мультфильма, спроектировать его главных героев и окружение в 3D, а затем ... распечатать и снимать как обычный фильм.
Парк существующих устройств для 3D-печати необычайно велик. Теперь даже домашний принтер может сделать модель из разных материалов, например, пластика, точность которого составит порядка 100 микрон. Другими словами, это будет полная копия оригинала, которую человек просто не сможет отличить.
Модели для 3D-принтеров могут создавать только специалисты, и этот процесс занимает достаточно времени. Но теперь, в связи с быстрым формированием и улучшением коммуникаций, шаблоны стали доступны каждому. Еще одно преимущество в производстве с использованием 3D-принтеров - это снижение роли человеческого фактора практически до нуля. Каждый полученный продукт будет в точности повторять характеристики исходного объекта.
В 3D-принтерах и печати не используются вредные материалы и процессы, они безопасны. Например, Z Corporation использует материалы на водной основе в качестве строительных материалов. Для увеличения прочности модели существующие пустоты заполняются жидким воском. Высокая скорость - вот что отличает это концептуальное устройство от других, ведь оно работает быстрее, чем конкуренты.
Возможности 3D-печати безграничны. На британском авиасалоне в Фарнборо был представлен большой беспилотный самолет, большая часть которого была воспроизведена с помощью 3D-печати. Самолет Polecat - это летающий прототип, способный продемонстрировать возможности новой технологии 3D-печати. К преимуществам получения таких деталей можно отнести не только скорость, но и невысокую цену таких деталей, а это основная цель.
Мы находимся на пороге очередной революции, до сих пор скорость передачи информации значительно превышала скорость транспортировки самого вещества. Была высказана мысль, что мы никогда не сможем преодолеть этот барьер. Однако если предположить, что в недалеком будущем любой желающий сможет скачать 3d модель любого устройства и сразу же распечатать ее, то барьер преодолен.
Самыми важными (и почти единственными) источниками, пригодными для продажи, останутся запасы энергии и универсальное сырье для производства вещей, а также 3D-принтеры.
По данным IDC, к 2017 году поставки 3D-принтеров увеличатся в 10 раз, а годовой темп роста составит 29%. Благодаря положительной статистике многие компании и фирмы начинают осваивать 3D-технологии. В 2014 году Hewlett-Packard начнет производство промышленных и потребительских 3D-принтеров.
Также стало известно, что с января 2014 года немецкая ассоциация Siemens будет использовать 3D-печать для производства деталей и узлов своих газовых турбин в промышленных масштабах.
Еще есть отрасль, в которой 3D-печать может полностью реализовать свой потенциал - это пищевая промышленность.
Сегодня уже есть принтеры, которые могут готовить фаст-фуд. Но наибольший потенциал имеет кондитерская промышленность. И лидерство в этой области занял ChefJet - 3D-принтер, который легко производит различные сладости. По оценкам экспертов, он поступит в продажу во второй половине 2014 года.
Форма изделий легко задается параметрами, что позволяет изготавливать сладости даже в виде любимых киногероев, например, в виде руки-ножницы Эдварда, даже в форме розового атомного корабля. Также ChefJet Pro обязательно станет незаменимым помощником при изготовлении украшений для свадебных тортов - фигурок жениха и невесты с реалистичными лицами.
Перспективы развития 3D-технологий
Перспективы развития 3D-печати
Согласно недавнему исследованию «Рынок 3D-печати (2013-2020)», опубликованному Markets and Markets («M&M»), в период с 2013 по 2020 год рынок 3D-печати будет расти на 23% ежегодно, а к 2020 году вырастет до 8,4 долларов США. миллиард.
На быстрый рост спроса на 3D-печать влияют такие факторы, как инновационные технологии, широкий спектр материалов, от полимеров до живых тканей, государственное финансирование, новое законодательство, поддерживающее технологическое развитие, и огромный неиспользованный рынок. Кроме того, ожидается, что в 2014 году истечет срок действия патентов на избирательное лазерное спекание (SLS), что будет способствовать дальнейшему росту рынка 3D-печати. Географический анализ рынка 3D-печати показывает, что большая часть его находится в Соединенных Штатах, за которыми следует Европа. К 2020 году ожидается, что Европа превзойдет Америку по доходам на рынке 3D-печати.
Программные ресурсы
Программные пакеты, позволяющие создавать трехмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать изображения на основе этих моделей, очень разнообразны. В последние годы коммерческие продукты являются явными лидерами в этой области:
3DSMax - это полнофункциональная профессиональная программная система для 3D-графики, разработанная Autodesk. Работает в операционных системах Microsoft Windows и Windows NT (как 32-битных, так и 64-битных). Весной 2009 года была выпущена двенадцатая версия этого продукта под названием «3ds Max 2010».
Maya - это редактор трехмерной графики. Теперь он стал стандартом для 3D-графики в кино и на телевидении. Первоначально разработан для Irix OS (платформа SGI), затем перенесен на GNU / Linux, Microsoft Windows и Mac OS. В настоящее время существует как для 32-, так и для 64-битных систем.
NewtekLightwave - это простая в использовании система 3D-анимации с невероятной мощностью. LightWave 3D предоставляет все, от плавающих логотипов до высококачественной анимации для фильмов и телевидения. Интуитивно понятный интерфейс, мощный редактор моделей, превосходное управление анимацией, превосходное качество рендеринга.
SoftImageXSI - это программное обеспечение для 3D-анимации, используемое при разработке игр, фильмов и телевизионного производства. SOFTIMAGE XSI имеет полный набор инструментов для 3D-моделирования, анимации и рендеринга. Основанный на новой чрезвычайно гибкой архитектуре, XSI предоставляет профессионалам в области 3D беспрецедентную мощность и гибкость для их самых невероятных творческих идей.
Rhinoceros 3D - это коммерческое программное обеспечение для 3D-моделирования NURBS, разработанное Robert McNeel & Associates. В основном используется в промышленном дизайне, архитектуре, дизайне судов, ювелирных изделиях и автомобильном дизайне, проектировании CAD / CAM, быстром прототипировании, обратном инжиниринге, мультимедийном и графическом дизайне.
CINEMA 4D - это универсальная комплексная программа для создания и редактирования трехмерных эффектов и объектов. Позволяет моделировать объекты с помощью метода Гуро. Поддержка анимации и качественного рендеринга.
Zbrush - это программа для 3D-моделирования, созданная Pixologic. Отличительной особенностью данной программы является моделирование процесса «лепки» 3D-скульптуры, усиленное движком 3D-рендеринга в реальном времени, что значительно упрощает процедуру создания необходимого 3D-объекта. Каждая точка содержит информацию не только о ее координатах XY и значениях цвета, но также о ее глубине Z, ориентации и материале. Это означает, что вы можете не только «лепить» трехмерный объект, но и «раскрашивать» его, рисуя штрихами с глубиной. То есть вам не нужно рисовать тени и блики, чтобы они выглядели естественно - ZBrush сделает это автоматически.
Blender - это пакет компьютерной 3D-графики, который включает моделирование, анимацию, рендеринг, постобработку видео и интерактивные игры. Пакет имеет небольшой размер, высокую скорость рендеринга, версии для многих операционных систем - FreeBSD, GNU / Linux, Mac OS X, SGI Irix 6.5, Sun Solaris 2.8 (SPARC), Microsoft Windows, SkyOS, MorphOS и Pocket PC. В пакете есть такие возможности, как динамика твердых тел, жидкостей и мягких тел, система горячих клавиш, большое количество легкодоступных расширений, написанных на Python.
Это бесплатное программное обеспечение для 3D-моделирования с открытым исходным кодом, доступное для всех основных операционных систем под Стандартной общественной лицензией GNU. Программа была разработана по заказу голландской анимационной студии NaN.
K-3D - это программное обеспечение, система 3D моделирования и компьютерной анимации. По мнению журнала «Компьютер» система может рассматриваться как хорошая альтернатива профессиональным пакетам.
Он поставляется в комплекте с процедурным движком на основе плагинов, что делает K-3D очень универсальным и мощным пакетом. K-3D ориентирован на моделирование полигонов и включает базовые инструменты для работы с кривыми и анимацией.
Wings 3D - это бесплатная программа для 3D-моделирования с открытым исходным кодом, созданная под влиянием программного обеспечения Nendo и Mirai от Izware. Программа была названа в честь технологии обработки полигонов, использованной в программе. Большинство пользователей называют это просто Wings. Wings 3D доступен для многих платформ, включая Windows, Linux и Mac OS X. Программа использует среду и язык программирования Erlang. В программе нет поддержки анимации крыльев.
Заключение
В настоящее время технология 3D-печати больше не воспринимается как узконаправленная и дорогая услуга. Доступность и использование различных материалов позволяет проводить самые неожиданные эксперименты. Например, голландская архитектурная студия Universe Architecture собирается построить первое в мире здание, секции которого печатаются на гигантском 3D-принтере. Это далеко не единственный, хотя и впечатляющий пример необычного использования 3D-печати.
Запроектированный ландшафтный дом будет состоять из блоков 6х9 м. Для их производства планируется использовать гигантский D-образный принтер. В качестве строительного материала используется смесь песка и ряда полимерных добавок.
Общий дизайн дома основан на одностороннем листе - ленте Мебиуса. Помимо архитекторов и дизайнеров, в команду входят инженеры и математики. На реализацию проекта отведено всего полтора года.
В последние годы 3D-печать используется не только и не столько для моделирования.
С помощью 3D-принтеров они решают все более сложные инженерные задачи на Земле и за ее пределами. Из них делают протезы, детали для штурмовых винтовок и миниатюрных самолетов.
Директор лаборатории синтеза Корнельского университета Ход Липсон продолжает работать над 3D-принтером, способным печатать ткани и органы человека. Неожиданно органично соединились высокие технологии и высокая мода. В начале 2011 года студенты двух шведских художественных колледжей стали известны благодаря созданию Melonia, первой модной обуви, напечатанной на 3D-принтере. При их изготовлении не только точно измеряются размеры, снятые со скана стопы, но и учитываются все ее индивидуальные характеристики.