Slide 1

Väljavõte

1 3D-modelleerimine, -skaneerimine ja 3D-printimine Raimond Lepiste 2017

2 Sisukord 3D-printimise juhend

3 Eest Päevaleht Hans Lõugas tehnoloogiaajakirjanik Euroopa tehnika- Oscari said QR-kood ja 3D-printimine Charles Hull sai auhinna 3D-printimise tehnoloogia eest. Fotol on ta iseennast kujutava 3D-printimisel saadud kujukesega aasta hilisõhtul helistas Charles Chuck Hull koju ja hüüdis juba voodisse pugenud naisele: Võta nüüd oma pidžaama seljast ja tule ruttu laborisse! Tol õhtul 31 aastat tagasi leiutas Hull sellise plasti kiht kihi kaupa kokku kleepimise tehnoloogia, mida hakati nimetama 3D-printimiseks. Sisuliselt saab 3D-printerisse saata faili soovitava objektiga ja masinast tulebki välja reaalne füüsiline objekt. 3D-printimisel on palju rohkem rakendusi, kui ma oleks osanud üldse ette näha, nentis Hull tagasi vaadates. Tänavu peaks näiteks esimene 3D-printer jõudma Maa orbiidil tiirlevasse kosmosejaama, kus sellega laevale varuosi prinditakse.

4 Mis on 3D-printimine? Töötav 3D-printer. Kiirendusega video. (FDM tehnoloogia)

5 Mis on 3D printimine? 3D printimine objekt tekib kihte üksteise peale tekitades. Objekti ehitamine/kasvatamine toimub kiht kihilt. 3D printimise tehnoloogiaid on erinevaid, kõige levinum on FDM- Fused deposition modeling (a la sulanud sadestustega modelleerimine). Tuntud ka kui FFF- Fused Filament Fabrication (a la sulatatud niidist valmistatud). Selle tehnoloogia puhul plastikulaadne materjal kuumutatakse ( kraadi) vedelaks ning surutakse läbi väikese avause. Avaust väga täpselt liigutades tekib kiht-kihi kaupa ehitades ruumiline objekt. Printeri lõng/niit ehk filament. Enamasti kasutatakse: PLA (a la biolagunev maisiplastmass) või ABS (naftabaasil vastupidavam plastmass); materjale on tegelikult veel...

6 3D printimine HTG-s HTG-s kasutame hetkel 3D-printerit Velleman Vertex K8400. FDM tehnoloogia. Antud 3D-printer on KIT tüüpi. Printer tuli ise kokku panna, koolimajja saabus see osadena. eu/article.php?id=4

7 Kui soovid asja lähemalt uurida, siis Velleman Vertex printeri juhend asub siin:

8 3D-modelleerimine (3D mudeli loomine)

9 Enne printimist valmistatakse 3D mudel -.stl formaat 3D-modelleerimise programmid: Tinkercad - lihtne veebipõhine 3D objektide modelleerimise keskkond. Lihtne, algajale vast kõige sobivam, samas küllaltki võimekas tarkvara. Toetab kõiki STL-formaadis 3D printereid. Peab tegema oma konto, vanusepiirang alates 12. eluaastast. Link SketchUp - hea ja tuntud tarkvara. 3D printimiseks peab juurde laadima programmi laienduse. /õpetus järgmisel slaidil/. Link Solid Edge - võimekas (kuid oluliselt keerulisem), sarnane elukutseliste inseneride poolt kasutatavatele CAD tarkvaradele. /Eestikeelne õpik nähtav joonestamise veebilehel/ Link. tarkvara leidub veel, näiteks vabavaraline FreeCad või 3D Builder (Microsoft)....jne...

10 SketchUp formaadi (.skp) muutmine STL formaadiks. SKP to STL 3D printimiseks peab SketchUp programmile juurde laadima laienduse, mis 3D-mudeli ekspordib STL-formaadiks. Selleks mine veebilehele SketchUp STL ja lae laiendus alla. Sinu arvutisse tekkis nüüd.rbz fail. Edasi ava SketchUp ja liigu sedasi: 1. Window 2. Preferences 3. Extension 4. Install Extension. Installimiseks vali varem arvutisse alla laetud rbz-fail. Tehtud Nüüd tekkis SketchUp programmis uus võimalus - Export STL...

11 Kui ise veel 3D-modelleerimist ei oska, siis on võimalik valmis mudel internetist tasuta (või sümboolse hinnaga) alla laadida. Sellisel juhul tuleb loomulikult teiste loomingut austada ja arvestada autorikaitsega: mudeleid ei tohi esitada enda teosena ning ei tohi äriotstarbel kasutada. Siin mõned veebilehed: Korintose kapiteeli mudel. Veebikeskkonnast MyMiniFactory Autor: Guido Maurizio Lepime kokku, et HTG 3D-modelleerimise ja printimise kursusel teiste modelleeritud objekte ei kasuta, MODELLEERIME ISE! (Olgu. Skaneerimine on lubatud, kui seda objekti on 3D-modelleerimisprogrammiga täiustatud)

12 3D-skaneerimine

13 3D skaneerimine Olemasolevaid objekte saab ka skaneerida. 3D-skaneerimine käib tunduvalt kiiremini, kui mõne 3D modelleerimistarkvara kasutamine. Olemasolevast objektist luuakse 3D punktipilv, millest tarkvara abil saab ruumiline kujutis. Siiski peab ka väga hästi skaneeritud mudelit enne printimist arvutis kohendama ja parandama. 3D skanneritena kasutatakse erinevaid tehnoloogiaid. Kõigil on oma eelised ja puudused. Kõige käepärasem on optilisel tehnoloogial põhinev skanner, kuid see võib hätta jääda läikivate ja läbipaistvate pindadega.

14 3D-skaneerimise tehnoloogiad Kontaktipõhine infot objektist saadakse seda reaalselt puutudes; Laser-skanner - koosneb kahest seadmest skaneerivast laserist ning kaamerast. Objektile saadetakse laserkiir ning kaamera otsib laseri punkti üles. Laser, laserkiire punkt ning kaamera moodustavad kolmnurga, mistõttu seda kutsutakse ka triangulatsiooniks. Laseri ning kaamera asukohad ning laserkiire nurk on teada ning nende ja mõõtmistulemuste põhjal saab punkti asukoha välja arvutada. /Vikipeedia, 3dskanner, / Optiline skanner kasutatakse ühte kaamerat või kaameraid (stereoskoopiline kaks lähestikku olevat kaamerat on suunatud samasse punkti). Registreeritakse esemelt peegelduvat valgust. Selleks kaameraks võib olla ka nutitelefon. (nutiseadmetele on saadaval vastavad rakendused)

15 3D-skaneerimisel on oluline osa kultuuripärandi dokumenteerimisel ja säilitamisel. Skaneeritakse skulptuure, arhitektuuri ja ajaloolisi paiku, et nendest arvutisse talletatud koopiad säiliksid igavesti. Eriti oluline on ohus olevate objektide skaneerimine. Nii mõnigi hoone ja skulptuur on taastatud just tänu 3D-skannitud info põhjal. Artikkel: Imeline Teadus. (27. juuli 2011) 3D-skaneerimine muudab maailmapärandi igaveseks. d-skaneerimine-muudab-maailmaparandi-igaveseks Veel üks huvitav lugemine:

16 Marc Levoy juhitud Sanfordi Ülikooli rühm skaneeris Taaveti kuju Firenzes. Laser-skaneerimine (triangulatsioonipõhine). Arvutiga renderdatud 3D-mudel Pisikese koopia meisterdamine

17 3D skannerina võib kasutada näiteks XBOX ONE seadet Kinect Juurde tuleb hankida Kinecti USB adapter. Tarkvara saab siit: Slaidi pildid samast allikast

18 3D-skaneerimist seletav video: Video autor: ExplainingComputers (YouTube)

19 3D-printimiseks ettevalmistamine

20 3D-printimiseks ettevalmistamine Et 3D-printida, peame oma varem modelleritud objekti muutma G-koodiks. G-kood on sisuliselt tekstifail, kus on kirjas kõik sammud mida printer peab tegema, et valmiks soovitud objekt. (3D printimise ABC, HITSA) Slicer, Slicing Software: G-kood on info justkui viilutatud objektist. Seepärast kutsutakse vastavat arvutiprogrammi ka Viilutajaks. Ikoon arvuti töölaual Meie kasutame selleks arvutiprogrammi Vertex Repetier

21 Lae objekt (.stl-formaat) alla - käsklus Load

22 Vaata/korrigeeri objekti asetust trükialusel. Vali menüüribalt Object Placement Ära unusta, et printimine toimub altpoolt üles. Näiteks koonus paiguta plaadile sedasi, et tipp oleks ikka üleval Vastu trükilaust paiguta kõige siledam külg.

23 Viga! Ära sedasi objekti trükialusele paiguta Vastu trükilaust paiguta kõige siledam külg. Õige! Otse õhku printida ei saa, seepärast on vahest vaja kasutada tugesid. Midagi peab objekti alt toetama. Enamus 3Dprinterite viilutustarkvarasi lisab vajadusel toed automaatselt. Meie tarkvaral tuleb see ise seadetest lisada. Slicer Print Settings: - Support Type: -

24 Vaata, et objekt oleks mõistlikus kohas ja asendis ning oleks õige suurusega. Objekti nihutamine plaadil Käsuga Center Objekt paigutub objekt täpselt plaadi keskele Suuruse muutmine. Käsk Scale Objekt

25 Kui objekt on õige suuruse ja asetusega, siis Nüüd viilutame objekti ära, et selle saaks muuta G-koodiks. Vajadusel muuda printimise seadeid. Mine Slicer jne Viilutajaks vali CuraEnginei Vali VERTEX DUAL HEAD Kvaliteet. Viilu/kihi paksus. 0,2 on hea. 0,1 on parem, kuid printimise aeg pikeneb enam kui 2x. Tugede lisamine. Kui objekt on lihtne, siis None Infill ehk täide. 20% on täitsa hea. (vt järgmist slaidi)

26 Infill ehk täide. 100% oleks raiskamine. 20% on täitsa hea, sellisel juhul on objekti sisemus 80% ulatuses tühi. Objekti sisemus meenutab meekärge. Kusjuures struktuuri mustrit saab muuta, aga see objekti välist ilmet ei mõjuta. Infill 20%. Nagu fotol näha, võiks ka 15% olla. Ka sellest oleks piisavalt. Enamasti sobibki vahemik 10 20% Mõtle prinditava detaili otstarbe peale: kui detail peab taluma koormust ja olema tugev (nt mutter või pudeliavaja), siis peaks ka infill % olema suurem. Lõigatud objekt Terve objekt

27 Viilutame objekti ära, et see muutuks G-koodiks Kui kõik seaded on paigas, siis vajuta Slice with Printida saab otse trükialusele. Kuid valikuid on veel. Näiteks saab objekti alla printida parve/aluse (raft), mida on hiljem lihtne eemaldada. Selleks: Adhesion Type - Raft Millegipärast õpetaja Lepistel käis parve eemaldamine raskelt. St ära seda varianti esialgu kasuta, jäta None. Vajadusel muuda seadeid.

28 Kui objekt on muudetud viilutatud infoks, siis selgub ka ligikaudne printimise kestvus. Kui aeg ei sobi, siis mine muuda viilutamise seadeid ja/või objekti suurust. Kui kõik sobib, siis... Print Preview - Save for SD Print (juhul kui printimine hakkab toimuma SD kaardilt) Info muudetakse G-koodiks - tekib.gco fail.

29 3D printimine Velleman Vertex printeriga

30 3D printeri SD kaardi pesa asub paremal küljel

31 Menüüdes saab liikuda kerimisnupuga. Valiku kinnitamiseks vajuta.

32 Edasi tegutse nagu piltidel näha...

33 Printimine ei alga kohe, enne peab printeri pea üles kuumenema. Varu kannatust, see võtab aega umbes kolm minutit. Olenevalt objektist võtab printimine aega umbes ½... 6 tundi. Ära kohe printeri juurest lahku, esimesed kihid peavad tekkima Sinu valvsa pilgu all! Ka hiljem peaks olukorda kontrollimas käima.

34 Kui printimisel tekivad tõrked, siis katkesta protsess: vajuta nuppu RESTART!!!

35 Kui objekt on valmis prinditud, siis ära seda kohe plaadilt eemalda. Lase sellel minut taheneda. Kui prinditud objekti on näppudega raske plaadilt lahti saada, siis kasuta spaatlit või pahtlilabidat. Vahest on objekt plaadi küljes nii kõvasti kinni, et kasutada tuleb jõudu. Sellisel juhul võta klaasist plaat printeri küljest ära ja eemalda siis spaatliga objekt plaadilt. Plaadi eemaldamiseks peab enne metallist klambrid vabastama. Metallist klamber plaat ehk trükialus