از 5 اشتباه هنگام مدلسازی برای پرینت سه بعدی اجتناب کنید

اغلب افراد اعتقاد دارند که مدلسازی برای پرینتر سه بعدی گاهی اوقات گیج‌کننده میشود؛ چون تنها یک متد و متریال و سایز مشخص وجود ندارد و طراحی با توجه به نوع مواد،‌ تکنیک چاپ و اندازه متغیر میباشد. انواع نرم افزارهای سه بعدی سازی نیز با روشهای خاص خود وجود دارند. کار کردن و حرفه‌ای شدن در هر کدام نیاز به تجربه دارد.

بنابراین افرادی که تازه به این دنیای بزرگ وارد میشوند؛ هنگام طراحی مدلهای پیچیده حق دارند احساس کنند که در آن گم شده اند. در این مقاله ۵ خطای طراحی مدل در پرینت سه بعدی را فارغ از نوع نرم‌افزارها بررسی میکنیم.

پیشنهاد میشود مقاله «راهنمای بهینه سازی فایل پرینتر سه بعدی» را نیز مطالعه کنید.

1. در نظر نگرفتن دستور العمل متریال پرینت سه بعدی:

مواد متنوعی که برای چاپگر سه بعدی استفاده میکنید هر کدام شرایط خاص خود را دارند. برخی مستحکم یا شکننده، منعطف یا سخت هستند؛ پس در طراحی باید این ویژگیها لحاظ شود و با توجه به نوع کارکرد قطعه،‌ مدلسازی متناسب انجام گردد.

به طور مثال اگر میخواهید یک مدل سه بعدی را با متریال سرامیک چاپ کنید، مطمئناً راهنما و دستورالعمل توصیه شده مرتبط با این ماده برای مواردی همچون ساپورت گذاری بخشهای آویزان،‌ شرایط استحکام اجزای چسبیده به سطح، شرایط گوشه‌ها و زوایا …. وجود دارد. قبل از طراحی، مقالات و راهنمای آموزشی مرتبط با آنرا از اینترنت جستجو کنید و نگاهی به آن بیندازید. معمولاً سازندگان متریالهای باکیفیت چاپگر سه بعدی، دستورالعمل راهنمای چاپ و طراحی را در سایتشان یا در بروشور پکیج خرید ارائه میکنند.

پس نوع متریال مورد نظر شما،‌ برخی شرایط پایه متد طراحی مدل را از قبل مشخص میکند و حتماً آنرا جدی بگیرید.

2. بی توجهی به تکنولوژی پرینتر سه بعدی:

نه تنها خواص شیمیایی متریالهای گوناگون مورد استفاده متفاوت است بلکه نوع فناوری پرینت مورد استفاده برای این مواد نیز شرایط متنوعی را رقم میزند.

بهترین مثال برای رساندن مفهوم فوق در مدلهای با فرمهای دوبخشی بهم چسبیده از یک طرف یا اصطلاحاً interlocking است: در متریالهایی مثل فیلامنت ABS (تکنولوژی FDM),Polyamide Alumide Rubber-like (تکنولوژی SLS) میتوانید از حجمهای interlock استفاده کنید در حالی که در متریالهای Silver, Bronze, Resin (تکنولوژی قالبسازی با Stereolithography) امکان طراحی مدل با فرم interlock میسر نیست. دلیل تنها به خاطر نوع متریال نیست بلکه فناوری مورد استفاده برای این مواد چنین محدودیتی را ایجاد کرده است.

پس برای ABS از تکنیک Fused Deposition Modeling یا FDM (فیلامنت ترموپلاستیک) با تزریق نازل اکسترودر ذوب کننده و ساپورت گذاری،‌ برای Polyamide, Alumide, Rubberlike از تکنیک هم جوشی لیزری (بستری پودری) و انواع رزین با فناوری پرینت سه بعدی بر پایه تابش روی پلیمرهای نوری یاStereolithography انجام میشود.

 

ممکن است گیج‌کننده به نظر برسد ولی یک نکته مهم را به ذهن بسپارید: اگر دو متریال خواص مشابهی دارند، لزوماً شرایط کاملاً یکسانی از نظر متد طراحی ندارند. فرضاً دو ماده پودر فلز Stainless Steel و Silver چون از جنس فلز هستند،‌ دلیل نمیشود که ویژگی چاپ یکسانی داشته باشند.

3. ضخامت دیواره های پیرامون مدل سه بعدی:

مشکلات مربوط به ضخامت دیواره از عمده ترین دلایل عدم امکان چاپ سه بعدی صحیح قطعه طراحی شده توسط شماست.

برخی اوقات دیواره بسیار نازک برای مدلی با ابعاد بسیار بزرگ یا دیواره ای بسیار ضخیم در فرمی کوچک هنگام پرینت سه بعدی دچار جداشدن لایه، شکستگی و …. میشود. همچنین قطعاتی با دو قسمت در صورتی که بخشی دارای دیواره ضخیم باشد و روی قسمت با دیواره نازک باشد،‌ به خاطر فشار درونی، احتمال شکستگی یا ترک خوردگی حین یا بعد از پرینت سه بعدی وجود دارد.

 

4. رزولوشن فایل سه بعدی:

دستورالعمل راهنمای متریال را خوانده اید؟ شرایط فناوری پرینت را میدانید؟ ضخامت دیواره مناسب را در نظر گرفته اید؟ هنوز یک نکته مهم را فراموش کرده اید: رزولوشن مدل سه بعدی.

برای پرینتر سه بعدی،‌ اغلب از فرمت فایل STL استفاده میشود. standard triangle language بدین معنی است که مدل طراحی شده توسط شما به فرم مثلثی (triangle) در محیط سه بعدی ترجمه میشود. نرم افزارهای سه بعدی مرسوم امکان خروجی گرفتن فایل به این فرمت را فراهم کرده‌اند و باید رزولوشن مناسب را با توجه به نوع کاربرد و فرم مدل برای فرمت stl در نظر بگیرید. پیشنهاد میشود مقاله «راهنمای جامع فرمت فایل STL پرینتر سه بعدی» را مطالعه کنید تا درک کاملی از این فرمت محبوب دنیای چاپگرهای سه بعدی بدست آورید.

در شکل زیر سه نوع متفاوت رزولوشن در فرمت STL از چپ به راست (بیشترین به کمترین) آورده شده است.

رزولوشن با بالاترین دقت یا کمترین حد، هر دو در شرایطی ایجاد مشکل میکنند:

• رزولوشن پایین فرمت STL: مهم است که متوجه باشید که دقت پایین فایل خروجی گرفته شده برای پرینتر سه بعدی، برایتان چاپ باکیفیتی به ارمغان نمی آورد. رزولوشن پایین به این معنی است که سطوح مثلثی روی فایل STL بزرگ هستند و در مدل سطح کاملاً صیقلی نخواهید داشت؛ به اصطلاح کیفیت پرینت پیکسلی یا pixelated خواهد شد.

• رزولوشن بسیار بالای STL: پرینت با بالاترین دقت چاپ با این فرمت باعث میگردد که برخی اوقات حجم فایل شما شدیداً افزایش یابد (سنگین شود) طوری که ادیت آن در کامپیوتر یا سخت‌افزار پرینتر سه بعدی غیرممکن شود. سطح جزییات گرافیک آنقدر بالاست که پردازشگر کامپیوتر از پس آن بر نمی‌آید و از طرف دیگر، چاپ سه بعدی چنین جزییات دقیقی برای پرینتر امکان‌پذیر نیست (اینجا هم متد چاپ تأثیر گذار است؛ فرضاً FDM دقت کمتری نسبت به DLP دارد).

راه حل:

در اغلب نرم افزارهای سه بعدی هنگام خروجی گرفتن،گزینه tolerance و accuracy قابل تنظیم است. tolerance به معنی تعریف حداکثر فاصله بین شی اصلی (original shape) و STL mesh خروجی میباشد. پیشنهاد می‌شود این گزینه روی ۰٫۰۱ تنظیم شود تا خروجی stl ایده‌آل ایجاد شود. عددهایی کمتر از ۰٫۰۱ برای tolerance چندان مناسب نیست چون بیشتر پرینترهای سه بعدی قادر به اجرای این سطح از جزییات نیستند. مقدار بالاتر از ۰٫۰۱ نیز موجب می‌شود که سطح کار مثلثی شود و حالت پیکسلی پیش بیاید. دقت کنید در اینجا هم تعیین tolerance با توجه به تکنولوژی پرینتر سه بعدی مورد نظرتان (FDM – DLP – SLS) انجام شود.

5. بی توجهی به راهنما و شرایط نرم‌افزار سه بعدی:

در گذشته تنها چند نرم‌افزار مدل سازی وجود داشت، اما اکنون انبوهی از نرم افزارهای تجاری یا متن باز عرضه شده است که هر کدام امکانات بینظیری را فراهم کرده اند. بنابراین متد طراحی با هر کدام نیز متفاوت خواهد بود.

نکته مهم اینجاست که برخی از این نرم افزاها اختصاصا برای پرینترهای سه بعدی توسعه یافته‌اند و بعضی دیگر توسط هنرمندان مدلسازی سه بعدی استفاده میشود،‌ پس نیاز به ادیت جداگانه برای چاپگر سه بعدی دارند: فرضاً ایجاد یک دیواره در مدل در برخی نرم‌افزارها اتوماتیک انجام می‌شود؛ در حالی که در بقیه باید دستی تنظیمات انجام شود.

حتی هنگام استفاده از نرم افزارهای با رابط کاربری ساده (user-friendly) مدل سازی مثل Thinkercad (اپلیکیشن آنلاین مدلسازی)، پیاده‌ کردن یک مدل توخالی میتواند چالش برانگیز باشد، در این حالت نرم‌افزار رایگان Meshmixer به کمک شما می آید.

اگر از نرم‌افزارهایی مثل Blender (پرکاربرد برای گرافیک سه بعدی و انیمیشن)، SketchUp (برای معماری و مدلسازی مقیاس پذیر) یا Zbrush (پرکاربرد برای پرینت سه بعدی تندیس و مجسمه) یا سایر نرم افزارهای مهندسی مثل کتیا و … استفاده میکنید، نیاز دارید هنگام save as یا export فایل کمیتهایی مثل accuracy را متناسب با نوع فناوری چاپ سه بعدی هدف خود تنظیم کنید.

با توجه به سازنده نرم‌افزار مورد استفاده، شرایط آماده سازی متفاوت است و فرضاً نیاز دارید دقت مش، رزولوشن، ابعاد مدل، ضخامت دیواره،‌ شرایط چسبندگی دیواره های بخشهای مختلف مدل را تنظیم کنید.

بهترین راه حل این است که گزینه help نرم‌افزار را بخوانید یا به وبسایت شرکت تولیدکننده بروید. حتی میتوانید در اینترنت مقالات مرتبط (tutorial) با تنظیمات آن نرم‌افزار را جستجو کنید. برخی افراد ادعا میکنند وقتی دچار محدودیت آماده سازی پرینت سه بعدی در نرم‌افزار موردنظرشان می‌شوند به نرم‌افزار رایگان Meshmixer (به خاطر وجود برخی ابزارهای پایه‌ای پرکاربرد برای پرینتر سه بعدی) رجوع میکنند.

نتیجه گیری:

نترسید، نفس راحتی بکشید؛ همیشه چیزها سختر از شرایطی معمولشان به نظر میرسند. کافیست که مطمئن شوید که نرم‌افزار و متد و متریال مناسب را برای مدلسازی و چاپ انتخاب کرده اید. اگر در تلاش هستید تا طراحی سه بعدی برای چاپگر را به خوبی یاد بگیرید منابع رایگان بسیاری از مقاله گام به گام تا فیلم آموزشی در اینترنت وجود دارد.