مدل‌سازی سه بعدی چیست؟

مدل‌سازی سه بعدی روشی برای ایجاد اشیاء سه بعدی است. وقتی صحبت از چاپ سه بعدی می‌شود، مدل‌سازی سه بعدی اغلب از طریق یک فایل سه بعدی انجام می‌شود که می‌تواند در ابعاد مطلوب چاپ تأثیر بگذارد. بدون مدل سه بعدی، چاپ سه بعدی غیرممکن است.

مدل‌سازی سه بعدی
مدل‌سازی سه بعدی که با استفاده از SolidWorks انجام شده است.

در گرافیک‌های رایانه‌ای سه بعدی، مدل‌سازی سه بعدی فرآیند ایجاد یک نمایش ریاضی از هر سطح یک جسم (بی جان یا زنده) در سه بعد از طریق نرم افزار تخصصی است. این محصول یک مدل سه بعدی نامیده می‌شود. شخصی که با مدل‌های سه بعدی کار می‌کند به‌عنوان یک هنرمند سه بعدی (3D Artist) معرفی شود. مدل‌های سه بعدی می‌تواند به‌عنوان یک تصویر دو بعدی از طریق فرآیندی به نام رندر سه بعدی نمایش داده شود یا در شبیه‌سازی رایانه‌ای از پدیده‌های فیزیکی استفاده شود. همچنین این مدل‌ها از طریق پرینترهای سه بعدی می‌تواند بطور فیزیکی و به‌صورت یک شیء ملموس ایجاد شوند.

تاریخ مختصر مدل‌سازی سه بعدی

از مدل‌سازی سه بعدی با هدف تولید مدل‌های سه بعدی برای بخش‌هایی اعم از مهندسی و ساخت گرفته تا انیمیشن دیجیتال برای فیلم‌ها و بازی‌های ویدیویی استفاده می‌شود. اولین استفاده از گرافیک رایانه در اوایل دهه 1960 برای اهداف علمی و مهندسی بود و بیان هنری CGI از اواخر دهه 1960 آغاز شد. اولین برنامه تجاری مدل‌سازی جامد (Solid) با نام Syntha Vision در سال 1969 منتشر و دردسترس قرار گرفت. 20 سال طول کشید تا با پیدایش Pro/ENGINEER مهندسان و طراحان توانستند که از NURBS و مدل‌سازی پارامتری استفاده کنند. مدل‌سازی سه‌بعدی با محبوبیت و کارایی بیشتری روبرو شد و کاربردهای مدل‌سازی سه‌بعدی از بازی‌های ویدئویی و فیلم‌های سینمایی گرفته تا کلیه ابعاد طراحی و ساخت تجاری گسترش یافت. اولین فناوری چاپ سه بعدی بنام استریولیتوگرافی (SLA)، در سال 1986 پدیدار شد و که نام فایل STL از آن گرفته شده است.

انواع مدل‌سازی سه بعدی

مدل‌سازی سه بعدی فرآیند ایجاد یک شیء سه بعدی با استفاده از برنامه‌های مدل سازی سه بعدی است. مدل‌سازی به کمک رایانه (CAD) به‌صورت تصویری به عنوان تصویر دو بعدی با استفاده از تکنیک‌های رندر سه بعدی یا تجسم نمایش داده می‌شود. سه نوع کلی از روش‌‌های مدل‌سازی سه بعدی وجود دارد که در زیر ذکر شده است:

مدل‌سازی چند ضلعی

Polygonal Modelling یک مدل چند ضلعی نقاطی (vertices) را در فضای سه بعدی نشان می‌دهند که توسط بخش‌های خط (line segments) برای تشکیل یک مِش چند ضلعی به‌هم متصل شده‌اند. فایل‌های مش چند ضلعی مسطح هستند، به این معنی که آن‌ها توسط یک سری از سطوح مسطح نمایش داده می‌شوند. بنابراین منحنی‌ها فقط با تقسیم‌بندی سطح می‌توانند تقسیم شوند. مش‌های چند ضلعی مناسب هستند زیرا سبک وزن هستند و به راحتی می‌توان تصاویر بصری را ارائه داد.

مدل‌سازی سه بعدی
مدل‌سازی چند ضلعی (Polygonal Modelling)

مدل‌سازی منحنی

Curve Modelling نوع دیگری از مدل‌سازی که برای تولید هندسه سطحی به منحنی‌ها متکی است. مدل‌سازی منحنی می‌تواند هر دو پارامتری باشد (بر اساس روابط هندسی و عملکردی) یا بصورت شکل آزاد (Freeform) که برای توصیف اشکال سطح به NURBS (B-splines منطقی غیر یکنواخت) تکیه می‌کند. منحنی‌ها توسط معادلات ریاضی هدایت می‌شوند که توسط طراح با استفاده از نقاط کنترل وزنی تحت تأثیر قرار می‌گیرند. منحنی نقاط را دنبال می کند. افزایش وزن برای یک نقطه، منحنی را به آن نقطه نزدیک می‌کند. انواع منحنی‌ها شامل: NURBS (B- splines منطقی غیر یکنواخت)، Splines، Patches،Geometric Primitives  (هندسه‌های بدوی) است.

مدل‌سازی منحنی
مدل‌سازی منحنی (Curve Modelling)

مجسمه‌سازی دیجیتال

Digital sculpting نوع نسبتاً جدیدی از مدل‌سازی سه بعدی است که در آن کاربر با مدل دیجیتالی همانطور که می‌توانید مدل‌های سفالی را انجام دهید، در تعامل است. کاربران می‌توانند از فشار دادن، کشیدن، پیچاندن، کم کردن رُس مجازی برای تولید مدل خود استفاده کنند. نرم‌افزارSculptris  نمونه‌ای عالی از مجسمه‌سازی دیجیتال است. در حال حاضر سه نوع مجسمه‌سازی دیجیتالی وجود دارد:

1. جابه جایی (Displacement): که بیشترین کاربرد را تا کنون در بین برنامه‌های کاربردیدارد، از یک مدل متراکم (که اغلب توسط سطوح تقسیم مش کنترل چند ضلعی ایجاد می‌شود) استفاده می‌کند و مکان‌های جدیدی را برای موقعیت‌های راس (vertxt) دخیره می‌کند (از طریق یک بافت تصویری (image map) که مکان‌های تنظیم شده را ذخیره می‌کند).

2. حجمی (Volumetric): که کاملاً مبتنی بر وکسل‌ها (voxels) است، از قابلیت‌های مشابه روش «جابجایی» برخوردار است اما در صورت عدم وجود چند ضلعی کافی در یک منطقه برای دستیابی به تغییر شکل، برای کشیده شدن چند ضلعی مشکلی ندارد.

3. تسریع پویا (Dynamic tessellation): شبیه به وکسل (voxel) است اما سطح را با استفاده از مثلث تقسیم می‌کند تا یک سطح صاف را حفظ کند و جزئیات دقیق‌تر را ارائه دهد.

مجسمه‌سازی دیجیتال​
مجسمه‌سازی دیجیتال (Digital sculpting)

مدل‌سازی کد محور

Code-driven modelling یک حوزه در حال رشد از مدل‌سازی است که در آن هندسه به طور مستقل بر اساس شرایط تعیین شده توسط طراح ایجاد می‌شود. این نوع مدل‌سازی برای چاپ سه بعدی بسیار عالی است زیرا می‌توان از آن برای تولید سازه‌های سه بعدی استفاده کرد که از طریق روش‌های دیگر تولید نمی‌شوند.

مدل‌سازی سه بعدی
مدل‌سازی کد محور (Code-driven modelling)​

مدل‌سازی و چاپ سه بعدی

چاپ سه بعدی یک روش عالی برای ایجاد تبدیل مدل‌های سه بعدی به اشیاء فیزیکی و ملموس است زیرا می‌توانید بدون ایجاد قالب‌های گران قیمت و پیچیده، اشیائی را ایجاد کنید که در روش‌های سنتی ساخت امکان‌پذیر نیست. ما در مجموعه تری‌دی‌چاپ با داشتن تجربه چندین ساله و متخصصین حرفه‌ای می‌توانیم این امر را برای به سهولت برای شما انجام دهیم. کافیست شما مدل سه بعدی خود را در اینجا بارگذاری کنید. مدل شما تجزیه و تحلیل می‌شود و متخصصین ما در انتخاب بهترین پارامترهای چاپی از جمله انتخاب تراکم ساخت، ضخامت لایه‌های ساخت و انتخاب ماده اولیه (فیلامنت) به شما کمک خواهند کر تا شما بهترین نتیجه را از چاپ مدل سه بعدی خود داشته باشید. همین حالا شروع کنید!

اسکرول به بالا