Урок 13   прототипирование.  Инструменты для создания цифровой объёмной модели.

Прототипи́рование — быстрая «черновая» реализация проекта для анализа и начала работы системы в целом. На этапе прототипирования создается работающая система (возможно неэффективно, с ошибками, и не в полной мере). Во время прототипирования видна более детальная картина устройства системы. На этапе прототипирования выявляются важные архитектурные ошибки, вносятся поправки в интерфейсы модулей системы и перераспределяется функциональность между модулями системы. Прототипирование, по мнению некоторых разработчиков, является самым важным этапом разработки.

3D-моделирование — это процесс создания трёхмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования — разработать зрительный объёмный образ желаемого объекта. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили,здания,ураган,астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Графическое изображение трёхмерных объектов отличается тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. Однако с созданием и внедрением 3D-дисплеев и 3D-принтеров трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость.

3D-моделирование прочно вошло в нашу жизнь, частично или полностью изменив некоторые виды работ и услуг.

Преимуществ у трехмерного моделирования перед другими способами визуализации довольно много. Трехмерное моделирование дает очень точную модель, максимально приближенную к реальности. Современные программы помогают достичь высокой детализации. При этом значительно увеличивается наглядность проекта. Выразить трехмерный объект на бумаге в двухмерной плоскости не просто, тогда как 3D визуализация дает возможность тщательно проработать и что самое главное, просмотреть все детали.

В трехмерную модель очень легко вносить практически любые изменения. Можно изменять проект, убирать одни детали и добавлять новые, менять цвет и форму. Фантазия практически ни чем не ограничена, и можно быстро выбрать и изменить именно тот вариант, который подойдет заказчику.

Профессиональные программы дают множество преимуществ и изготовителю. Из трехмерной модели легко можно выделить чертеж каких-либо компонентов или конструкции целиком. Несмотря на то, что создание трехмерной модели довольно трудозатратный процесс, работать с ним в дальнейшем гораздо проще и удобнее чем с традиционными чертежами. В результате значительно сокращаются время, затраченное на проектирование.

На сегодняшний день прототипирование и 3D моделирование активно используется в проектировании жилых зданий и промышленных объектов, архитектурных сооружений, в ландшафтном дизайне, дизайне интерьеров, медицине, машиностроении. Так же не стоит забывать о компьютерных играх и программах, где 3D модели тоже используются.

Дизайнеры и архитекторы всего мира используют разнообразные графические программы, такие как 3DS Max, Photoshop, AutoCAD и другие. С помощью них создаются уникальные объекты и показывают на сколько невероятными могут быть идеи и мечты.

Большинство людей перед тем, как что-то построить, нуждаются в визуальном примере, на который можно посмотреть и оценить все положительные и отрицательные стороны, ознакомиться с габаритами и тем, как он будет выглядеть и сочетаться с остальным интерьером.

Для начала разберем какие же бывают виды 3D-моделирования и где они применяются.
На сегодняшний день можно выделить 4 крупные отрасли, которые невозможно представить без применения трехмерных моделей и прототипов.

Это:

Индустрия развлечений

Медицина

Промышленность и машиностроение

Строительный и ландшафтный дизайн

С первой мы сталкиваемся почти каждый день. Это фильмы, мультфильмы, анимация и 90% компьютерных игр. На данный момент ни один современный фильм и компьютерная игра не обходятся без трехмерной графики. Профессия 3D-художника востребована как никогда. Создание компьютерной графики в фильмах – колоссальная работа, над которой трудятся сотни профессионалов. От сценаристов и режиссеров до целой армии 3D-художников

Все виртуальные миры и персонажи созданы с помощью одного и того же принципа — полигонального моделирования.

Еще одной крупной сферой применения 3D моделей является медицина.

Благодаря средствам массовой информации и интернету ни для кого не секрет, что клетки, суставы и т.д можно распечатать на 3D-принтере (рис.3). Теперь учёным нет необходимости ставить эксперименты на животных, можно испытать влияние того или иного заболевания на распечатанных аналогах. Сегодня многие доктора посвящают себя поиску вакцины против рака. При помощи устройства трёхмерной печати на 3D биопринтере они воссоздают раковые клетки, которые выращивают и изучают.

Таким образом, прототипы помогают врачам исследовать опасные болезни.

1) 3D печать прототипов и готовых имплантов с использованием различных технологий и расходных материалов;

2) Изготовление прототипов протезов (бионическая рука, сердце, стоматологических и не только);

3) Разработка и печать ортопедических корсетов и вспомогательных приспособлений для лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата;

4) Совместное с медицинскими работниками проектирование индивидуальных врачебных приспособлений.

Ландшафтный дизайн.

3D ландшафтный дизайн отличается от привычного проектирования тем, что при работе над его созданием специалисты проводят максимально подробную фото- и видеосъемку участка, на котором заказчик планирует разместить объект. Благодаря фиксации территории с разных сторон и съемке мельчайших нюансов дизайнеры получают возможность объединять разрозненные элементы в единую картину и разрабатывать ландшафтный дизайн, визуализация, которого и является важнейшей составляющей конечного результата.

3D дизайн идеально подходит для так называемых «чистых» участков, на которых еще нет построек и насаждений, так как основное достоинство трехмерного моделирования заключается в том, что его приемы позволяют реализовывать в объеме любые выдуманные объекты и досконально прорабатывать каждую отдельную деталь.

Не менее популярный вид проектирования — ландшафтный дизайн, визуализация которого проходит в двухмерной плоскости. Как правило, этот метод применяют для участков с уже существующими в реальности постройками (домами, гаражами, павильонами, беседками). Отображение видовых ракурсов в этом случае происходит на основании готовых и отредактированных фотоснимков.

Первые разработки в области 3D печати велись в далёкие 90-е годы. Первый действующий прототип появился в Массачусетском технологическом институте спустя пять лет. В 1995 году это устройство было достаточно неуклюжим и мало функциональным по сравнению с современными домашними 3D принтерами, которые не так давно начали завоёвывать рынок. Подобные устройства оказались востребованными во многих отраслях. Это институты, рекламные агентства, различные научно-исследовательские сферы, ювелирная промышленность, зубные техники.

С помощью принтера можно печатать огромное количество вещей и плюс АБС пластик очень прочный, он используется в машиностроении, соответственно здесь можно в частном производстве распечатать очень сложную деталь, и сделать ее штучной.

Способствует широкому применению и в домашних условиях 3D печати расходные материалы, а точнее их простота в применении, экологичность, прочность и доступная цена.

Определённо, технологии 3D печати в будущем будут играть важнейшую роль в нашей жизни, несомненно, помогут решить многие проблемы человечества и воплотить практически любые мечты в реальность.