۷ مرحله ی اساسی مجسمه سازی و ساخت ماکت با پرینتر سه بعدی

هم چنین این مدل ها تجسم خانه ها ساختمان ها دفاتر و دیگر سازه ها در شرایط خاص و ارزیابی آن ها را ساده می سازند. بسیاری از دانشجویان و متخصصان معمار زمان زیادی را صرف ساختن ماکت ها با استفاده از مقوا و یا فوم می کنند. امروزه تکنولوژی پرینت سه بعدی امکان ساخت مدل های بسیار پیچیده معماری را در زمان کوتاه فراهم کرده است و ساخت ماکت با پرینتر سه بعدی یکی از بهینه ترین اشکال ساخت ماکت و از خدمات معمول شرکت های پرینت سه بعدی از جمله خدمات پرینت سه بعدی آی دیزاین است.

شما با استفاده از نرم‌افزارهای مدل‌سازی سه بعدی، می‌توانید طرح‌های خود را به صورت دیجیتال ایجاد کرده و سپس آن‌ها را به فایل‌های چاپ سه بعدی تبدیل کنید. این فایل‌ها سپس به پرینتر سه بعدی ارسال می‌شوند که با استفاده از موادی مانند پلاستیک، متال، یا حتی مواد قابل حل در آب، لایه‌لایه مدل را ایجاد می‌کند. این فرایند ایجاد ماکت‌هایی با جزئیات دقیق و با کیفیت بالا را فراهم می‌کند که می‌توانند در زمینه‌های مختلفی از طراحی صنعتی تا آموزش و آزمایش‌های علمی استفاده شوند.

مراحل مدل سازی و ساخت ماکت با پرینتر سه بعدی

ساخت مدلهای معماری پرینت سه بعدی شده یا ساخت ماکت با پرینتر سه بعدی فرایند پیچیده ای می باشد که نیازمند سطح بالای تمرکز است. نرم افزارهای مدلسازی گوناگونی برای ایجاد مدل های سه بعدی معماری به کار می روند که طراح براساس نیازهایش این نرم افزار را انتخاب می کند. برخی از نرم افزارهای پر کاربرد جهت مدسازی و پرینت سه بعدی عبارتند از:

• Bentely BMI software
• Autodesk AutoCAD software family
• Catia 5
• Rhino
• Lightwave
• Maya
• ۳DS Max
• SolidWorks
• Bonzai 3D
• ArcciCAD
• SketchUp Pro
• Inventor
• Cinema 4D

نرم افزار انتخابی شما برای ایجاد مدلسازی سه بعدی اهمیت زیادی ندارد زیرا در نهایت منجر به تولید پوسته ها می شود. به طور مثال یک در معمولی شامل قاب اصلی دستگیره و … به عنوان پوسته می باشد. در نتیجه هر مدل معماری شامل صدها یا هزاران پوسته می باشد که در برخی مواقع بر طبق نظر مهندس معمار ایجاد می شوند. بنابراین تعداد پوسته های ایجاد شده بسته به نظر طراحان متفاوت است.

تولید مدل با قابلیت پرینت سه بعدی

برای ایجاد یک مدل معماری پرینت سه بعدی شده موارد زیادی باید مورد توجه قرار گیرند:

1. ایجاد پوسته های جامد
2. حذف حفره ها
3. توپولوژی هندسی
4. سطوح Co-planar (همپوشانی)
5. رعایت حداقل ویژگی های قابل چاپ (SPF)
6. استحکام و ساختارهای پشتیبانی
7. حذف هندسه های غیر ضروری

 

 

1. ایجاد پوسته های جامد و آببندی شده

در چاپ سه بعدی، بهترین نتایج تنها در صورت استفاده از هندسه جامد قابل دستیابی است. به عنوان مثال برای ایجاد یک مکعب جامد آببندی شده باید هر شش ضلع در نرم افزار مدل شوند. هر هندسه ای که دارای حفره یا شکاف کوچکتر از قطر نازل باشد نمی تواند به درستی چاپ شود. هم چنین ضخامت سطوح نیز باید از این قانون پیروی کنند.

2. حذف شکاف ها و سوراخ ها در ساخت ماکت با پرینتر سه بعدی

یکی از اشتباهات رایج در میان طراحان که سبب تولید مدل های چاپ سه بعدی شده ناکارامد می شود عدم رعایت قانون vertex-to-vertex است. عدم اعمال این قانون در مدل سه بعدی سبب ایجاد شکاف یا حفره در قطعه چاپ سه بعدی شده می شود. شما می توانید این خطاها را با نرم افزار های کامپیوتری مختلف اصلاح کنید.

مورد دیگری که سبب ایجاد حفره یا شکاف می شود فرایند تبدیل فرمت فایل مدل های سه بعدی به یکدیگر می باشد زیرا در طی این فرایند برخی از هندسه ها حذف و یا با هندسه اشتباه جاگزین می شوند. در صورتی که مشکلات ایجاد شده گسترده باشد فرایند اصلاح آن پیچیده می شود. در این مواقع نیز می توان از برخی نرم افزارها برای اصلاح نقص های موجود کمک گرفت. این دقیقا جایی است که داشتن پوسته های بیشتر به شما در اصلاح اشکالات موجود کمک می کند به این معنی که شما می توانید تنها یک پوسته را اصلاح و یا جایگزین کنید.

3. توپولوژی هندسی

یکی دیگر از عوملی که باید برای ساخت ماکت هایی با قابلیت چاپ سه بعدی مورد توجه قرار گیرد توپولوژی هندسی است. در حالت ایده آل تعداد چند ضلعی ها باید کم باشد.

برای درک بهتر موضوع به مثال مکعب برمی گردیم: مکعب یکی از بهترین مدل ها برای پرینت سه بعدی است. این مدل دارای ۶ سطح به شکل ۴ ضلعی منتظم است. زمانی که شما فرمت این فایل را به VRML تغییر می دهید ۱۲ مثلث تشکیل می شود که در واقع همان ۴ ضلعی ها هستند که هر کدام به ۲ مثلث تبدیل شده اند. اما اگر شما هر یک از این مربع ها را به مربع های کوچکتر تقسیم کنید صدها مثلث خواهید داشت. در واقع با این کار شما همان هندسه مکعبی شکل اما با تعداد بالا از مثلث های غیر ضروری را ایجاد کرده اید. برای ایجاد مدل های قابل پرینت بهتر است از ایجاد تعداد زیاد چند ضلعی اجتناب کنید.

توجه داشته باشید که در زمان تغییر فرمت فایل های مدل های سه بعدی به  VRML, 3DS, PLY, STL چند ضلعی ها با مثلث جایگزین شده و تعداد آن ها افزایش می یابد.

موضوع توپولوژی هندسی مخصوصا در ساختارها و بافت های شهری مثل این طرح از کلیسای معروف شهر بارسلون اسپانیا اهمیت پیدا می کند

4. صفحات دارای همپوشانی

این صفحات انواع مختلف اشکالات را در مدل های شما به وجود آورده و سبب تولید پرینت های غیر قابل پیش بینی و غیر قابل قبول می شوند. تصور کنید شما دو پوسته دیوار دارید که می خواهید برای ایجاد گوشه ساختمان آن ها را به یکدیگر وصل کنید. در محل اتصال این دو پوسته شما دو سطح دارای هم پوشانی ایجاد کرده اید. این مورد زمانی که هنگام ساخت ماکت با پرینتر سه بعدی شما هر دو پوسته را با یک رنگ یا یک ماده چاپ می کنید مشکلی به وجود نمی آورد. مشکل زمانی به وجود می آید که نقاط اتصال در پرینت سه بعدی با مواد یا رنگ های متمایز تلاش می کنند ویژگی های هر دو دیواره را داشته باشند. بنابراین همپوشانی در  زمان استفاده از چند ماده یا چند رنگ فیلامنت مختلف موجب ایجاد مدل های غیر قابل قبول می شود. برای اجتناب از این مشکل باید از صفحات دارای هم پوشانی پرهیز کرد.

5. کوچکترین ویژگی های قابل چاپ (SPF)

از آنجا که مدل ها از نظر مقیاس، طرح کلی و پیچیدگی متفاوت هستند امکان تعریف یک معیار  SPF مشخص برای همه پروژه های مدل سازی امکان پذیر نیست.

با این حال در شرایط معمولی می توان از قوانین زیر پیروی کرد:

• برای اجزای تحت بارگذاری، از ۱۲ تا ۰٫۲۰ اینچ (۳ تا ۵ میلیمتر) استفاده کنید.
• برای اجزای که تحت بارگذاری قرار ندارند، از ۰۶ تا ۰٫۱۲ اینچ (۱٫۵ تا ۳ میلیمتر) استفاده کنید.
• برای اجزای زینتی و جزئیات دقیق، از ۰۲ تا ۰٫۰۴ (۰٫۵ تا ۱ میلیمتر) استفاده کنید.

اجزای تحت بارگذاری درواقع اجزایی مانند دیوار ها، قاب پنجره ها، ستون ها هستند. اما معیار SPF کاملا وابسته به طراح و ویژگی های مدل می باشد. به عنوان مثال، دیوارها می توانند ضخیم تر از ۵ میلی متر باشند، به خصوص اگر دیوار از چندین ساختار دیگر پشتیبانی کند. همچنین برخی از جزییات برای چاپ بسیار ظریف می باشند که در این مواقع برای جلوگیری از شکستگی یا انحراف در طول عملیات پرینت سه بعدی و پس پردازش از تثبیت کننده ها استفاده می شود. از ویژگی های خاصی که ممکن است برای چاپ بسیار ظریف باشد وجود دارد.

6. استحکام و ساختارهای پشتیبانی

از دیگر موارد مهم در هنگام چاپ سه بعدی مدل های معماری استحکام می باشد. همانطور که پیش از این ذکر شد برخی المان ها ممکن است به اندازه کافی در زمان انجام عملیات های پس پردازش مقاوم نباشند. در این شرایط به ساختارها پشتیبانی مصنوعی جهت افزایش استحکام نیاز است.

 

ساختارهای پشتیبانی به دو دسته تقسیم می شوند:

• ساختار های پشتیبانی ثابت

این ساختارها به بخشی از مدل تبدیل شده و حتی پس از اتمام عملیات پرینت سه بعدی حذف نمی شوند. این ساختارها شامل ضخیم شدن پوسته هایی مانند پنجره ها، ستون ها، درها و دیوارها و اضافه کردن ستون های داخلی است.

• ساختارهای پشتیبانی قابل حذف

تنها در هنگام انجام عملیات پرینت سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرند و پس از آن با دقت باید حذف شوند.

7. حذف هندسه های غیر ضروری

همانطور که قبلا ذکر شد، تعداد پوسته هایی که شما در مدل خود استفاده می کنید کاملا به شما بستگی دارد. به این معنی که شما مجبور نیستید از تعداد مشخصی پوسته استفاده کنید. شما تصمیم می گیرید که چه تعداد پوسته به شما اجازه می دهد بهترین مدل را ایجاد کنید. تنها نکته مهم در ایجاد پوسته ها اجتناب از پوسته های غیر ضروری است.