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标题: 三维打印有感而发 [打印本页]

作者: boris_ping 时间: 2011-8-7 16:51
标题: 三维打印有感而发
就之前三维打印过程中遇到的一些小问题做个阶段性小结。
快速成型、三维打印、立体印刷随便怎么称呼，其目的都是将虚拟的三维数字模型搞成现实世界中看得见摸得到的实物。被人称10大改变世界的技术之一

从快速成型的流程在看无非是：创建数字三维模型——〉导出STL格式——〉导入三维打印软件——〉设置打印选项——〉开始打印——〉后处理

按许多经销商的说法，这种技术是快速的易用的经济的，这个过程是不是看似和普通二维纸质打印没有什么太大的区别的呢？看到这里是不是会有这种感觉：只要做好了详细程度很高的三维模型，导出第三方格式，快速成型机就能100%的还原所有细节打印出来，这是个多么无缝的衔接过程啊，这种传递与BIM模型输出给后端施工描绘的美好景象是不是惊人的相似呢？那么我又要一如既往地打击大伙的积极性了，这种传递面对中小尺寸产品开发是近似100%的，而面对建筑应用就要大打折扣了。

以我的经验，三维打印主要会遇到以下几个问题：
1.打印的模型必须是实体:
（即便STL格式本身就是一个个三角形面片组成的Mesh，也必须是实体）否则无法通过打印前的模型检查，根本无法打印。但在建筑领域大多有三维打印需求的都是方案设计阶段，这时的模型很有可能只是一个感性的曲面，你在方案阶段会给曲面幕墙加玻片厚度吗？有必要把场地地形做成实体吗？那么要打印就需要通过大量手动的工作诸如缝合、长肉厚、抽壳等将其变成实体。这个过程中还要考虑不同变实体方法对系统资源的占用情况，从而优化模型的技术指标保证运行和后端使用的流畅，这个过程是繁琐的机械的更是体力的。
2.公差的问题：
缝合实体模型不得不面对的就是公差问题，公差我在之前的博文里已经讲过了不再重复。即便Revit制作的三维模型号称是实体的，Revit也能直接导出STL格式。如果你以为你有了RVT通过点几下鼠标就能三维打印了，那快醒醒吧。即便是一根再普通不过的矩形梁，导入三维打印软件后也会很不幸地告诉你这不是一个实体是有缝隙的片面，造成这种原因的很有可能就是Revit等主流BIM软件，虽然功能强大但却没有公差的设置，这就给模型的精度误差埋下了隐患。试想Revit的默认公差如果是是0.1mm，如果噢，对于一个上万平方的建筑物来说，这个级别的精度已经很高了，但是对于一个片切在0.00Xmm的快速成型设备来说，这0.1mm就是鸿沟。无法闭合成体也是情理之中的事。这还只是一根矩形的直梁，那面对造型怪异的构件的困难可想而知。
3.比例问题:
一般快速成型设备能处理的是20cm*20cm*20cm见方的东西，对于一般中小体积的产品设计是足够了，模型什么样打印出来就什么样，只要模型的细节大于设备允许的最小细节都能处理。但是对于一个动不动就上万平米的建筑物来说，势必要等比例缩小后才能打印。那好，导出STL就是对模型划三角形网格，如果是按0.1mm来细分一个上万平米的建筑得要划上百万的网格，机器死机了你也死机了。缩小以后再导是个办法但那就不是原来那个模型了。再谈下等比例缩放，为了达到最佳的打印效果，模型详细程度越高越好，BIM模型也崇尚越精细越好。我很荣幸地告诉你，你之前所做的所有努力这时就成为你最大的障碍和梦魇。一般来说建筑物不像产品可以1：1打印，通常都要缩小1000倍才能容纳在打印机的舱室里。想象下，你做的幕墙玻片厚度是6mm，缩小1000倍就是0.006mm，而打印机成型最小的细节可能只有0.1mm，这叫设备怎么处理？就是无法处理。这时你就别愣着改模型去吧。
3.颜色材质
科技真是先进，我记得上学时做一个手办，先要剪料，处理注塑口，打磨分模线，喷补土检查，再打磨再喷补土，上色，浸墨勾勒出深色部分，干扫突出高光部分，局部根据主题做旧，再上罩光漆保护。而现在带有材质颜色模型直接支持彩色的三维打印。

理论材质和颜色导出给三维打印机是可以直接打印的，但是实际操作中往往待打印的模型还是材料本身的颜色，经过我屡次试验失败，无数次尝试多种格式和不同的导出选项组合，最终问题出在两个方面一是某软件近期更新的WIP版可能存在bug，这还是次要原因，二是通常建模时都习惯用图层赋予物体材质，即物体的材质是by layer的，虽然在建模软件里可以正常显示渲染也没有问题，但是导出时并没有记录材质。所以打印软件得到的还是没有颜色材质的模型。解决方法就是把材质by layer的物体改为直接赋予材质颜色by Object。虽然有些麻烦，但最起码问题解决了。如果这还不行的话，用我之前的办法，导给3dmax，在3dmax里赋予材质和颜色再导出。
STL 原色无颜色材质
PLY 理论支持材质颜色实际操作经常文件打开失败
VRM 理论支持材质颜色实际操作只有颜色没有材质贴图
3DS 理论支持材质颜色实际操作比较靠谱

4.成型后的后处理
刚打印出来的模型是很脆弱的，易损坏。我之前打印的一个模型就在刚出舱久，被兄弟单位的一个领导看到，领导看到心生爱意，情不自禁地上前扶摸，结果。。。。。。还有打印的模型除了造型建模意外还需要设计一些结构件，比如插孔榫头，还要考虑模型能否自承重，建模时模型可以是真空悬浮的，但是要变成实物就得考虑地球引力。另外刚成型的模型也是比较粗糙的，表面还需要打磨和固化。这是真正的技术活儿，处理的好锦上添花，处理的不好前功尽弃。就像以前我们做比例模型，你可以买辆1/35的99式坦克的拼装模型，我也可以买一辆，同一套磨具里生产出来的，但是最后做出来的成品一百人做有一百种演绎的效果。

一次小小的三维打印，就暴露出BIM模型前段制作后端应用之间诸多的问题。其他的什么XX运用XXX成功案例谈何容易。只有自己经历过才知其中的酸甜苦辣。看到我同学weibo上的一句话，“看人挑担不吃力，自己挑担累到shi”。很形象贴切地反映出一些务实的技术人员无奈孤独凄凉但又坚强的心声，也反映出如今任何行业的现状和国人拿来主义坐享其成的心态。包括BIM也一样。我真不知道现在这些出来宣讲的牛鬼蛇神有几个自己真正摸过软硬件的？有几个真正在操作层面应用过的？还有几个在一线亲身实践过的。专家学者领导同志动不动就整合信息，打造XX平台，顿时拔高到提升企业综合竞争力的高度，立意是高的方向是对的，但如果连马步都扎不稳，谈何练就绝世武功。

原帖地址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_706578bb0100wmza.html

作者: simonchen 时间: 2011-8-7 23:23
先来顶一个boris_ping 兄的好文章

作者: Jessesn 时间: 2011-8-8 00:32
谢谢分享，尺寸与公差对于建筑模型的 3d printer 来说真的是硬伤！！

STL的闭合建议直接使用Rhino，很多做3d printer的模型公司惯用的手法。关于建筑模型加壁厚的问题，其实有个偷懒的办法，并不需要直接在NURBS中做出，直接使用 OffsetMesh 即可，建议是在STL检查到模型内部完全封闭之后再使用，这样可以根据实际的Print的模型来给予OffsetMesh的厚度。

作者: d6833122 时间: 2011-8-8 14:18
多多学习

作者: boris_ping 时间: 2011-8-8 22:01
本帖最后由 boris_ping 于 2011-8-8 22:06 编辑

3# Jessesn

又学到一招，马上记下来。
那个颜色材质by layer改object解决无法直接输出彩色打印的问题，很有成就感。有木有神农尝百草的意思

作者: boris_ping 时间: 2011-8-8 22:07
2# simonchen

谢谢

作者: Jessesn 时间: 2011-8-9 01:16

3# Jessesn

又学到一招，马上记下来。
那个颜色材质by layer改object解决无法直接输出彩色打印的问题，很有成就感。有木有神农尝百草的意思
boris_ping 发表于 2011-8-8 22:01

哈哈，你是神牛er

作者: Dixon 时间: 2011-8-10 09:50
赞一个，支持平哥的好文！

作者: boris_ping 时间: 2011-8-10 21:16
8# Dixon

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