В этом уроке мы рассмотрим такой важный вопрос, как толщина различных элементов вашей модели. Этот параметр очень важен для 3D-печати, т.к. от него зависит, можно ли модель успешно напечатать, обработать и переслать заказчику.

Неправильный подбор толщины стенок и деталей модели – самая распространённая ошибка у новичков. Дело в том, что в виртуальном мире 3D-редактора, ваша модель может быть какого угодно размера и формы. Однако, в реальном мире действуют другие законы, которые налагают определённые ограничения. Поэтому, если вы хотите, чтобы ваше творение было пригодно для воплощения в материале, вы должны их учитывать.

 

1. Теория

Основные части и детали

Вначале, мы рассмотрим такие понятия, как основные части модели и её дополнительные детали. Здесь всё просто. Крупные части модели, которые являются её неотъемлемой структурной составляющей, считаются основными. Мелкие детали, которые выполняют декоративные функции — дополнительными.

Попросту говоря, основные части 3D — модели составляют её остов, на который навешиваются мелкие дополнительные детали.

 

урок по подготовке моделей для 3D печати

Пример основной и дополнительной детали. Выступ на левом рисунке является основной частью 3D модели, рельефный текст на кубике справа — дополнительная деталь.

 

Минимальная толщина стенки модели.

В 3D-печати, под толщиной стенки понимают расстояние между двумя противолежащими плоскостями основной (несущей) части модели.

Отдельно подчеркну, что это определение не относится к дополнительным (декоративным) деталям. Только к основным частям. Аналогичный параметр для декоративных элементов называют толщиной деталей модели.

урок по подготовке моделей для 3D печати

На рисунке выше, буквой d обозначена толщина стенок двух моделей. В случае сплошного, монолитного цилиндра, этот параметр равен его диаметру. У полой трубы, в свою очередь, цельными являются только её стенки. Соответственно, толщиной стенки этой модели считается не внешний диаметр трубы, а толщина её стенок.

Очевидно, что минимальной толщиной стенки модели считается её толщина в самом тонком месте.

 

 

урок по подготовке моделей для 3D печати

 

Для модели, изображённой на этом рисунке, это d=1

 

Толщина деталей и уровень детализации.

Выше мы разобрали, что такое дополнительные детали и чем они отличаются от основных составляющих частей.

К сожалению, уровень детализации модели ограничен требованиями к минимальной толщине её деталей. Поэтому, чем меньше физический размер модели, тем меньше деталей она будет иметь.

урок по подготовке моделей для 3D печати

На этом рисунке хорошо видно, что чем меньше размер модели, тем менее детализированной её можно сделать.

Требования по минимальной толщине.

Минимально допустимая толщина зависит от свойств материала, из которого вы собираетесь печатать свою модель. С перечнем доступных материалов для 3D печати и их свойствами можно ознакомиться в таблице по ссылке

 

Независимо от свойств материала, мы не рекомендуем использовать детали тоньше 2 мм.

 

Конечно, вы можете сделать стенки меньшей толщины, и они успешно напечатаются на 3D принтере …возможно…

 

урок по подготовке моделей для 3D печати

урок по подготовке моделей для 3D печати

урок по подготовке моделей для 3D печати

Например, у этой фигурки хамелеона, толщина языка всего лишь 1 мм, но он получился довольно неплохо. Однако, нужно учесть, что эта деталь получилась очень хрупкой и нет никаких гарантий, что она не сломается во время транспортировки модели.

А вот у следующей, напечатанной в 3D  модели — явные проблемы с толщиной — у нее не пропечаталась одна стенка.

урок по подготовке моделей для 3D печати

урок по подготовке моделей для 3D печати

урок по подготовке моделей для 3D печати

2. Практика.

Для успешного создания моделей, подходящих для 3D-печати, недостаточно просто придерживаться табличных значений минимальной толщины. Эти требования продиктованы, в большей степени, рабочими характеристиками 3D-принтеров, чем рекомендациями по прочности реальных моделей.

Поэтому, сейчас мы поделимся некоторыми практическими рекомендациями, которые помогут вам в проектировании ваших моделей.

Соотношение длины и толщины

Есть проблема, связанная с неверным соотношением толщины детали и её длины.

На двух рисунках ниже приведён пример такой ситуации.

урок по подготовке моделей для 3D печати

 

На этом рисунке видно длинный выступ, размерами 1 х 1 х 20 мм, исходящий из большого параллелепипеда. Эта деталь удовлетворяет требованиям по минимальной толщине, но из-за своей огромной длины (в 20 раз больше толщины), этот выступ обладает слишком низкой жёсткостью. Вряд ли эта деталь переживёт чистку, упаковку и перевозку. Особенно, если она сделана из материалов, не предназначенных для 3D печати с очень высокой детализацией (фотополимера или полиамида)

 

урок по подготовке моделей для 3D печати

 

На этом рисунке показан квадратный «мостик» толщиной 1мм и длиной 100 мм, соединяющий два куба, размерами 70 х 70 х 70 мм каждый. В этом случае, толщина мостика тоже вписывается в формальные требования. Однако, он просто не выдержит веса двух массивных кубов и сломается на этапе очистки или транспортировки.

 

Поэтому, чтобы обеспечить достаточную жёсткость и прочность конструкции, выбирайте соотношение толщины детали и её длины  не более 1:10
Т.е., если длина вашей детали равна 10 мм, толщина её стенки должна быть не менее 1 мм. Если толщина детали 2 мм, её оптимальная длина — не более 20 мм.

Конечно, добиться такого соотношения не всегда возможно. Поэтому, для конструкций с длинными, тонкими выступами, мы рекомендуем использовать толщину стенки, в 2-3 раза превышающую минимально допустимую величину.

 

Самоподдерживающиеся конструкции

 

Это предметы, которые обладают особой формой, равномерно распределяющей нагрузку.
Простые примеры — клетка и стакан, изображенные на рисунке ниже.

урок по подготовке моделей для 3D печати

Минимальная толщина стенки самоподдерживающихся конструкций должна быть в 1.5-2 раза больше минимально допустимой.

Острые углы

Заострённая поверхность — часть модели, которая оканчивается одним острым углом. Простейшие примеры — вершина конуса или луч звезды.
Как правило, такие детали печатаются без проблем, кроме тех случаев, когда угол заострения кончика слишком маленький. В результате, деталь не обладает нужной толщиной и прочностью и может легко сломаться.

 

урок по подготовке моделей для 3D печати

 

Поэтому, поверхности, угол схождения которых менее 10 градусов, не подходят для печати.

 

Как проверить вашу модель

Для того, чтобы проверить, готова ли ваша модель к 3D печати, мы рекомендуем использовать такую стратегию:

  1. Проверить все основные части модели.
  2. Проверить дополнительные детали.
  3. Проверить модель на наличие деталей, не соединённых с её основой.

Несколько рекомендаций по моделированию

Здесь мы собрали некоторые практические наблюдения, которыми хотим поделиться с вами. Эти советы помогут вам в создании моделей для 3D-печати.

  • тонкие, выступающие детали, вроде пальцев или свободно висящих полос ткани, лучше соединять с несущими частями модели. Например, руки опереть на какой-нибудь предмет, волосы соединить с плечами и т.д.;
  • моделируя детали вроде носа или выступающего предмета, сделайте их более округлыми, чем нужно, чтобы кончик не был слишком тонким;
  • избегайте острых углов. Старайтесь, чтобы переход одной поверхности в другую происходил плавно;
  • по возможности, делайте мелкие острые детали съёмными.

Если у вас есть какие-нибудь собственные наблюдения, присылайте их по адресу info@materiallab.ru или опишите в комментариях. Мы с удовольствием добавим их в этот список!

 

Материал подготовил

Антон Шатов

Поделиться этой новостью

Политика конфиденциальности

Наш сайт использует файлы cookies, чтобы улучшить работу и повысить эффективность сайта. Продолжая работу с сайтом, вы соглашаетесь с использованием нами cookies и политикой конфиденциальности.

Принять