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  1. Creare modelli 3D per la stampa 3D può essere un'attività complessa. Eppure ci sono alcune semplici regole da tenere sempre in considerazione che ti risolveranno quasi tutti problemi di modellazione. Vediamole insieme! Il processo di fabbricazione di un oggetto tramite stampa 3D è suddivisibile in tre fasi: modellazione 3D dell'oggetto da realizzare; slicing del modello digitale realizzato; stampa 3D. La fase di modellazione 3D dell'oggetto rappresenta il primo step da eseguire e, senza dubbio, è la fase in cui vengono decise la maggior parte delle caratteristiche che avrà l'oggetto finito. Non ci credi? Pensaci... nella fase di modellazione 3D non si definiscono soltanto le forme dell'oggetto da stampare, ma anche le dimensioni dei dettagli, gli spessori delle pareti, i riempimenti e molto altro. Tutte queste caratteristiche fisiche incideranno sulle operazioni che verranno eseguite dalla stampante 3D. Ci sono però alcune regole fondamentali di modellazione 3D che dovresti tenere sempre in considerazione. Queste regole riguardano proprio la fisicità del modello, il quale dovrà in qualche modo rispondere alle caratteristiche del mondo in cui viviamo tutti i giorni. Ad esempio: lo sapevi che qualsiasi foglio, anche quello più sottile che riesci a immaginare, in realtà ha uno spessore? 😮 Questa è solo una delle regole del mondo fisico che devi sempre considerare prima di stampare in 3D. Ora che ho scaldato la tua curiosità, è il momento di entrare nel dettaglio di questa guida e di scoprire quali sono le 3 regole fondamentali di modellazione 3D per la stampa 3D. Avanti tutta! In questa guida: > Software di modellazione 3D: quale usare? > Caratteristiche base di un modello 3D digitale > Regola n.1: concetto di "watertight" > Regola n.2: realizzare modelli 3D "manifold" > Regola n.3: realizzare modelli 3D nella scala corretta > Scaricare modelli 3D pronti all'uso Software di modellazione 3D, quale usare? La scelta del software di modellazione 3D da usare dipende molto spesso dall’oggetto che si vuole realizzare e dalle particolari abilità dell’utente nell’ambito della modellazione. Attualmente sul mercato ci sono molti programmi di modellazione, alcuni a pagamento, altri gratuiti ed open source. Scegliere quello da usare può risultare difficile. In generale, chi ha competenze nell’ambito dell’architettura e del design, tende ad usare software come AutoCAD, Rhinoceros, 3D Studio Max. Solid Edge e SolidWorks, invece, sono usati prevalentemente nell’ingegneria meccanica. Chi si occupa di modellazione 3D orientata alle animazioni conoscerà sicuramente Blender e Maya. I software elencati fin ora consentono di realizzare modelli 3D elaborati e, per questo motivo, non sempre risultano immediati e facili da usare se è la prima volta che ci si avvicina alla modellazione 3D. Se dovessi consigliare dei software a chi parte da zero, segnalerei Tinkercad o SketchUp. Questi, oltre ad essere gratuiti, sono anche abbastanza intuitivi e consentono di ottenere modelli 3D di discreta qualità. Se ti serve qualche consiglio in più, questa è la mia guida ai software per la stampa 3D. All'interno trovi anche una descrizione dei software di modellazione più usati: Torna all'Indice Caratteristiche base di un modello 3D digitale Per realizzare correttamente i tuoi modelli digitali non ti servono molte informazioni tecniche. I software di oggi sono molto avanzati e spesso effettuano tutta una serie di operazioni in autonomia, correggendo piccoli errori senza il tuo intervento. Ci sono però alcuni concetti di base che che dovresti conoscere, soprattutto se vuoi migliorare le tue capacità in ambito di modellazione 3D. Partiamo dai termini fondamentali della modellazione 3D: Vertice: un singolo punto dislocato nello spazio, è il componente più piccolo di un modello 3D; Bordo: una linea retta che collega due vertici. I bordi definiscono la forma di un modello 3D; Poligono: qualsiasi forma composta da un insieme di linee rette; Faccia: elemento di base di una mesh poligonale. Riempie lo spazio tra i bordi; Mesh: è una raccolta di poligoni collegati delle loro facce, bordi e vertici. Un modello 3D digitale è costituito da una o più mesh 3D. Se il modello 3D ben realizzato è composto da una mesh pulita, ben distribuita, composta da un numero di facce adeguata rispetto alle dimensioni fisiche dell'oggetto e alle reali necessità di precisione. La mesh è l'elemento più importante del modello 3D da realizzare. Se la mesh presenta dei problemi, allora è molto probabile che anche in fase di slicing e di stampa qualcosa andrà storto. Evitiamo però di perderci in tecnicismi approfonditi: vediamo ora quali sono le regole fondamentali per realizzare correttamente un modello 3D per la stampa 3D. Torna all'Indice Regola n.1: il concetto di "watertight" La prima regola in assoluto: gli oggetti realizzati tramite stampa 3D sono pieni di materia. Per questo motivo, per rendere stampabile un modello è bene tenere in considerazione parametri come spessori minimi realizzabili, comportamento del materiale utilizzato, tolleranze di stampa, precisione di fabbricazione, ecc. I modelli 3D digitali devono essere concepiti come pieni di materia, proprio come accade nel mondo fisico reale. Per chiarire questo concetto ti faccio un esempio. Guardati intorno e prendi in mano un oggetto qualsiasi. Che tu abbia scelto il mouse del tuo computer o un foglio di carta, l'oggetto che hai sotto gli occhi è composto da un volume di materia. Per le leggi della fisica, ogni oggetto, anche quello più sottile, è caratterizzato da un suo spessore composto da materia. Le stampanti 3D realizzano oggetti che sono composti - indovina... 😆 - da materia. Ne consegue che, in fase di modellazione 3D, è sempre bene fare attenzione che il modello sia caratterizzato da spessori definiti e non da semplici superfici dislocate nello spazio. Una semplice superficie digitale, infatti, non è composta da materia ed è rappresentabile solamente tramite un software di modellazione 3D. Ne consegue che una superficie non può esistere nel mondo fisico. Per capirci: un foglio di carta non è una semplice superficie, ma è caratterizzato da un suo spessore composto da materia! Questo concetto può essere rafforzato dalla caratteristica di essere "watertight", molto utile in ambito stampa 3D. Immagina di aver disegnato un modello 3D. Un modello 3D watertight è un modello che, se lo immagini pieno d'acqua, non permette all'acqua di uscire dal suo volume. Esempio: abbiamo modellato un cubo. Se il cubo è composto da tutte le sue facce e dentro è pieno d'acqua, l'acqua non può uscire e il modello è considerato watertight. Se il cubo è stato modellato male e manca di una faccia, l'acqua può uscire dal suo volume, ne consegue che il modello non è watertight e, di conseguenza, non è stampabile in 3D perché il suo volume non è definito. Torna all'Indice Regola n.2: realizzare modelli 3D "manifold" La seconda caratteristica a cui un modello 3D per la stampa 3D deve rispondere, è quella di essere "manifold". I modelli tridimensionali digitali possono essere manifold e non-manifold. Questa caratteristica riguarda in modo specifico gli spigoli di cui è composto il modello 3D digitale. Uno spigolo manifold è composto solamente da due facce che si toccano e che lo definiscono, proprio come qualsiasi oggetto fisico reale. Inoltre, le facce si toccano sempre su tutti gli spigoli con altre facce, definendo di conseguenza un volume chiuso. Uno spigolo non-manifold, invece, è composto da meno o più di due facce che si incontrano nella stessa posizione, condizione impossibile da trovare nel mondo fisico. Questa regola è essenzialmente in un punto chiave di corretta modellazione 3D e, solitamente, chi cade in questo errore è chi utilizza una modellazione tramite superfici. Torna all'Indice Regola n.3: realizzare modelli 3D nella scala corretta Sembrerà ovvio, ma così non è. Realizzare un modello 3D nella giusta scala è spesso una dimenticanza di tanti progettisti. Modellare fuori scala significa non tenere in conto spessori di realizzazione e tolleranze. Oggettivamente, non ha alcun senso realizzare fuori scala un modello 3D che deve essere prodotto. Una buona pratica di modellazione prevede il fatto di progettare l'oggetto tenendo direttamente in considerazione le dimensioni fisiche che dovrà avere e le caratteristiche della macchina che verrà usata per realizzarlo. Così facendo, il pezzo sarà ottimizzato sotto qualsiasi aspetto. Inoltre, una volta terminata la fase di modellazione 3D dovrai esportare il modello in formato .stl o .obj. Il modello sarà discretizzato in tante piccole facce che ne caratterizzeranno il dettaglio superficiale. Se il modello esportato non è nella scala giusta, ossia la scala di fabbricazione, questo dovrà essere ridimensionato perdendo qualità. Ricordati quindi di impostare correttamente l'unità di misura del tuo software e di realizzare i modelli 3D nel modo più ragionato possibile. Torna all'Indice Scaricare modelli 3D pronti all'uso Se sei alle prime armi coi software di modellazione 3D ma hai già voglia di stampare, non preoccuparti! Mentre impari ad applicare le regole che ti ho mostrato, puoi scaricare modelli 3D già pronti da internet e iniziare a produrli. Nella nostra community è presente una sezione di Download dove puoi caricare e scaricare gratuitamente modelli 3D e profili di stampa. Dovresti darci un'occhio, troverai diversi modelli interessanti da realizzare. Qui ti lascio il link a un modello di test per gli sbalzi: hai mai messo alla prova la tua stampante realizzando dei ponti senza attivare i supporti? Un test divertente, ma anche utile per capire come gestire al meglio i parametri di stampa! Esistono poi vari siti, come per esempio Thingiverse, dove puoi scaricare modelli 3D in formato .stl. Solitamente l'uso di questi modelli non è ammesso a livello commerciale, ma si tratta di un'ottima occasione per iniziare a fare esperienza risparmiando tempo, soprattutto per chi non è ancora in grado di modellare in 3D. Ora non ti resta che scegliere il software di modellazione 3D che si avvicina di più alle tue necessità e fare tanta, tanta pratica. Buone stampe! Torna all'Indice
  2. Siamo ormai a metà di questa prima edizione di Makars, la prima Scuola di Fabbricazione Digitale per i Beni Culturali, e il mese di gennaio lo abbiamo dedicato alla modellazione 3D. Insieme a Emanuel Demetrescu (CNR-ITABC) abbiamo visto come usare il software Blender per modellare e scolpire in 3D oggetti diversi, come realizzare integrazioni e restauri digitali e come ottimizzare e esportare i modelli per la stampa 3D. Blender è un software open source molto conosciuto tra chi si occupa di grafica digitale 3D ed è una valida alternativa a tutti i più importanti software commerciali oggi in circolazione. Il fatto che sia open source e distribuito gratuitamente non deve far pensare ad un software di basso livello, poco curato oppure dotato di scarsa assistenza online. L’applicazione mette in realtà a disposizione potenti strumenti di modellazione, con la possibilità di ottenere prodotti finali di qualità professionale e paragonabili a quelli realizzate mediante le corrispondenti applicazioni commerciali, molto più costose. Proprio perché open source l’abbiamo scelto per le nostre lezioni di Modellazione 3D e di Scultura Digitale, in modo tale che i nostri studenti possano essere già operativi al termine del corso senza dover investire grosse risorse nell’acquisto di licenze. Grazie a Blender è possibile realizzare numerose tipologie di elaborati 3D grazie ad una ricca collezione di tool, sia basilari che avanzati, integrati all’interno del software e facilmente accessibili. Anche l’esportazione avviene in modo semplice e con un buon livello di compatibilità verso i formati di file più utilizzati nel settore. Blender, benché gratuito, è riuscito a emergere in un settore professionale ricco di alternative la cui fama è spesso superiore, ma non per questo caratterizzati da un maggiore livello qualitativo. Nel nostro corso, dopo un'introduzione alla ricostruzione virtuale nel campo dei Beni Culturali, con una panoramica sullo stato dell’arte e sulle problematiche ancora aperte, abbiamo affrontato l’interfaccia grafica e i comandi base di Blender. Dopodiché abbiamo mosso i primi passi nella modellazione poligonale, ponendo particolare attenzione alla correttezza tipologica e alla struttura dati di una mesh. Oltre ai modificatori di base ci siamo spinti anche a una panoramica dei modificatori avanzati di Blender. Abbiamo poi svolto alcuni esercizi pratici, ad esempio: modellazione poligonale per successiva rifinitura di un altare romano a partire da modello reality-based; http://www.stampa3d-forum.it/wp-content/uploads/2016/02/makars-blender-modellatore-2-2.jpg modellazione poligonale a tela di ragno di un tripode di età greca classica a partire da materiale fotografico. http://www.stampa3d-forum.it/wp-content/uploads/2016/02/makars-blender-modellatore-3.jpg Il corso era rivolto principalmente alla modellazione 3D finalizzata alla stampa, ma abbiamo visto anche i settaggi di base per il rendering fotorealistico con il motore di rendering Cycles. Ci siamo successivamente cimentati nella modellazione organica poligonale di una pianta a partire da riferimenti fotografici, nella modellazione poligonale di un ambiente ipogeo partendo da planimetrie e sezioni e nella modellazione procedurale di un terreno a partire da dati cartografici e ortofoto. http://www.stampa3d-forum.it/wp-content/uploads/2016/02/blender-makars-4.jpg http://www.stampa3d-forum.it/wp-content/uploads/2016/02/blender-modellatore-makars.jpg Nella seconda parte del corso, dedicata alla scultura digitale, abbiamo affrontato gli strumenti di sculpting della mesh lavorando sull’ambiente ipogeo precedentemente modellato per aggiungere dettagli, realismo e caratterizzazione del materiali (pietra, spaccature, etc..). Per quanto riguarda lo sculpting per il restauro digitale ci siamo anche soffermati sul restauro digitale di una statuetta votiva in terracotta rappresentante un torello, proveniente dal Museo Civico Archeologico di Albano Laziale, integrando alcune parti mancanti, come le corna. http://www.stampa3d-forum.it/wp-content/uploads/2016/02/makars-blender-modellatore-2.jpg Infine, abbiamo brevemente affrontato anche le tecniche di UV mapping delle mesh e le tecniche di texturing e passaggio di informazione colore fra modelli diversi. In conclusione abbiamo analizzato parametri e procedure di pubblicazione online dei modelli sulla piattaforma Sketchfab, oltre a parametri e procedure per la verifica, la correzione e l’esportazione di un modello correttamente ottimizzato per la stampa 3D. Il mese di febbraio di Makars sarà dedicato ai laboratori di stampa 3D: FFF/FDM, DLP e argilla. Alla prossima puntata di Makars!
  3. Esistono diversi tipi di software CAD, ognuno di essi funziona in modo diverso anche se tutti hanno come obiettivo quello di riuscire a farci modellare l'oggetto che desideriamo. La differenza tra i software di modellazione 3D sta nel modo in cui avviene la modellazione stessa e la scelta di utilizzare un software rispetto un altro dipende da cosa dobbiamo modellare. Le tipologie di software CAD sono: solido, scultoreo, parametrico. MODELLAZIONE 3D SOLIDA I software di modellazione 3D solida si basano sulla tecnologia CSG, ossia "geometria di costruzione dei solidi". Questa tecnologia offre la possibilità di avere delle forme prestabilite, chiamate "primitive", attraverso le quali si andranno a definire oggetti più complessi grazie all'unione o alla modifica di una o più primitive. Per primitive si intendono cilindri, cubi, piramidi, sfere, ecc. Questi software risultano più intuitivi per chi si trova alle prime armi, semplificando notevolmente l'attività di modellazione e produzione del modello 3D. I programmi gratuiti più famosi che utilizzano il metodo di modellazione dei solidi sono Google SketchUp, Autodesk 123D, Tinkercad e Blender. Tra i programmi a pagamento vi segnaliamo 3D Studio Max, Rhinoceros e Cinema 4D. Tutti questi sono software con enorme potenziale. Mentre SketchUp è un software gratuito, 3D Studio Max offre una maggiore capacità di calcolo, oltre che la possibilità di gestire maggiormente il proprio modello. La scelta di un software rispetto un altro deve stare nelle necessità di chi lo utilizzerà. [gallery link=file" columns="7" ids="3769,3767,3770,3771,3765,3766,3768] MODELLAZIONE 3D SCULTOREA I software di modellazione 3D scultorea permettono di creare oggetti scolpendo forme tridimensionali di base. Di solito le forme di base vengono scolpite a mano libera, permettendo di ottenere superfici più aggraziate e naturali. Si può quindi intuire come questa tipologia di modellazione 3D sia adatta per disegnare figure, facce, oggetti naturali o organici. Superfici piatte e regolari risulteranno meno precise rispetto all'utilizzo di altre tipologie di modellazione. I software più famosi di questa tipologia sono ZBrush, Sculptris, FreeForm, Mudbox, 3D-Coat. Esistono poi diversi modellatori poligonali che integrano strumenti per scolpire oggetti e figure, come Blender, Maya, Rhinoceros, 3D Studio Max, Modo, Cinema 4D e SketchUp. [gallery link=file" columns="7" ids="3774,3775,3776,3777] MODELLAZIONE 3D PARAMETRICA Esistono poi i software di modellazione 3D parametrica. Questi permettono di disegnare oggetti tridimensionali usando programmi di scrittura contenenti i parametri dell'oggetto. Vengono quindi combinate diverse forme tra di loro, definendo in modo estremamente preciso ogni minima variazione di superficie o volume grazie all'impostazione dei parametri. Alcuni software di modellazione parametrica sono Grasshopper e OpenSCAD. [gallery link=file" columns="7" ids="3780,3781] Attraverso i software CAD andremo quindi a salvare il nostro modello 3D nel formato STL (stereolitografia) da dare in pasto al software slicer. Hai ancora dubbi su questo argomento? Chiedi aiuto sul forum! VAI ALLA GUIDA AI SOFTWARE SLICER TORNA ALLA GUIDA AI SOFTWARE PER LA STAMPA 3D TORNA ALL'INDICE
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