مدلسازی - (تاریخچه)
مدلسازی یا شبیه سازی فرآیندی است که به واسطه آن می توان پیش از اجرای پروژه های بزرگ، نمونه کوچک آن را به راحتی مشاهده و نتیجه را دید. این فرآیند به واسطه تجهیزات حرفه ای انجام می شود، البته در ابتدا این عملیات به واسطه وسایل و ابزار ساده صورت می گرفته اما به مرور زمان و با پیشرفت تکنولوژی ملد سازی به یک حرفه جذاب تبدیل شده است.
اولین مدل سه بعدی در دهه 1960 ایجاد شد. در آن زمان، فقط آن دسته از متخصصان در زمینه مهندسی کامپیوتر و اتوماسیون که با مدل های ریاضی و تجزیه و تحلیل داده ها کار می کردند، در مدل سازی سه بعدی شرکت داشتند.
پیشگام گرافیک سه بعدی ایوان ساترلند، خالق اسکچپد1 است. این برنامه انقلابی به ایجاد اولین اشیاء سه بعدی کمک کرد. مدل سه بعدی همان چیزی است که امروز به لطف اسکچپد بوجود آمده است. ساترلند به همراه همکارش دیوید ایوانز اولین گروه فناوری های رایانه ای را در دانشگاه یوتا افتتاح کرده است. آنها تعداد زیادی از متخصصان با استعداد را از سراسر کشور جذب کردند که به پیشرفت این صنعت کمک کردند. ادوین کتمل، رئیس فعلی استودیوهای انیمیشن پیکسار و استودیوی انیمیشن والت دیزنی، یکی از دانشجویان ساترلند بود.
ایوانس و ساترلند اولین شرکت گرافیکی سه بعدی را در سال 1969 افتتاح کردند و آن را “Evans & Sutherland” نامیدند. در ابتدا از مدل سازی و انیمیشن سه بعدی بیشتر در تلویزیون و تبلیغات استفاده می شد، اما با گذشت زمان، حضور آن در سایر زمینه های زندگی بسیار افزایش یافت.
این حرفه پیشرفته به مروز زمان با آپدیت و بروز رسانی های زیادی همراه بود و برند های زیادی در زمینه ارتقا و استفاده کاربردی از آن فعالیت خود را آغاز نموده اند، در ادامه با مجموعه فامکو همراه باشید تا به بررسی بیشتر مدلسازی سه بعدی و انواع آن بپردازیم.
طراحی و مدلسازی سه بعدی در فامکو چگونه است؟
همانطور که عنوان شد مدل سازی سه بعدی روشی برای ایجاد اشکال دیجیتالی به عنوان پیش نمایش از نتیجه یک پروژه بزرگ است. در واقع این قابلیت به شما کمک می کند تا بتوانید با استفاده از تجهیزات پیشرفته کامپیوتری و با کمک گیری از نرم افزار های مختلف تمامی قابلیت و امکانات یک پروژه را در قالب مینیمال طراحی و به نمایش بگذارید.
مدلسازی سه بعدی
در طراحی های کامپیوتری سه بعدی، مدل سازی، فرآیند توسعه نمایش ریاضی از هر سطح از یک شی (جاندار یا بی جان) در سه بعد از طریق نرم افزار های تخصصی است. مدل سازی سه بعدی به منظور ایجاد یک نماینده مجازی از اشیای فیزیکی اطراف، در انواع برنامه های کاربردی استفاده می شود. مدل سازی سه بعدی زیر مجموعه ای از طراحی ها به کمک کامپیوتر (CAD) است، که در آن شما برای کمک به فرآیند طراحی، از یک کامپیوتر استفاده می کنید. مدلسازی بر روی کامپیوتر اکثرا برای ساخت و یا تجسم قطعات، به کمک طراحی می آید.
مدل های کامپیوتری برای برقراری ارتباط بین ابعاد، شکل، انواع مواد و غیره با طراح استفاده می شود، و می تواند برای ایجاد مسیرهای کنترل برای کامپیوتر کنترل عددی (CNC) ماشین آلات مورد استفاده قرار بگیرد. مدلسازی سه بعدی به کمک کامپیوتر، در واقع فرآیند طراحی محصول را سرعت می بخشد، بر اساس این قابلیت شما می توانید آینده یک پروژه کاری را بدون صرف هزینه گزاف مشاهده نمایید. در واقع این قابلیت به نوعی یک تبلیغات حرفه ای برای کسب و کار شما نیز به شمار می آیند؛ چرا که به راحتی می توانید عملکرد خود و تیم را قالب کوچکتر به مشتریان نمایش دهید.
برنامه های مدل سازی، تجسم نهایی محصولات، اصلاح و بهینه سازی طرح و اسناد طراحی، اندازه گیری، و انتخاب مواد را به راحتی برای طراح فراهم می کند. امروزه، مدل های سه بعدی در طیف گسترده ای از زمینه ها استفاده می شود. با توجه به این قابلیت صاحبان کسب و کار می توانند تمامی حالات ممکن را در قالب مدل سازی به نمایش بگذارند. در واقع گاهی ممکن است در انجام برخی پروژه های پر هزینه؛ تصمیم گیری درباره متریال مورد استفاده با انتخاب های متفاوتی همراه باشد. در این حالت با بکار گیری روش های مدلسازی سه بعدی می توان تمام حالات را بررسی و در نهایت بهترین تصمیم را گرفت. این قابلیت در صنایع مختلف مورد کاربرد دارد که شامل موارد زیر هستند:
- در صنعت پزشکی با استفاده از عکسهای دو بعدی که با استفاده از دستگاههای سی تی اسکن و یا ام آر آی بدست می آید میتوان مدل های دقیقی از اعضای بدن بدست آورد که می تواند تجسم دقیقتری در اختیار پزشک قرار دهد.
- در صنعت سینما از آن به شکل اشخاص و اشیای مختلفی استفاده می شود که در تولید تصاویر متحرک کاربرد دارند.
- در صنعت مهندسی از آن برای ساخت و تولید دستگاهها، قطعات جدید و انواع مکانیزمها استفاده می شود.
از یک دیدگاه خاص، مدلهای سه بعدی را به طور کلی می توان به دو بخش زیر تقسیم کرد:
مدلسازی حجمی (solid)
این نوع مدلها معمولا حجم اجسام را مورد بررسی قرار می دهد که بیشتر در صنعت مهندسی و شبیه سازی های پزشکی کاربرد دارد. در این مدلها، طراح مدل نهایی را معمولا از ترکیب احجام ساده تر هندسی به وجود می آورد. مدلسازی حجمی (solid) را می توان مدرن ترین نوع الگو سازی معرفی کرد که طی آن افراد با بکار گیری ساده ترین روش های ممکن بهترین نتیجه گیری را انجام می دهند.
مدلهای پوسته ای و سطحی (shell-boundry)
این مدلها معمولا معرف مرز و پوسته اشیا و اجسام هستند. از اینگونه مدلها بیشتردر صنعت سینما و بازی سازی های رایانه ای استفاده می شود. مدلسازی سه بعدی سطحی، یکی از مهم ترین کارهای فتوگرامتری برد کوتاه است که با توجه به دامنه گسترش آن در کاربردهای مختلف، توجه طیف وسیعی از کاربران و پژوهشگران را به خود معطوف کرده است. در روشهای مختلف مدلسازی سه‌بعدی، عواملی نظیردقت، هزینه، فواصل و پراکندگی نقاط اندازه‌گیری، میزان تغییر شکل سطح شیء، خصوصیات محیط کاری، زمان مجاز برای اندازه‌گیری، امکان دسترسی به شیء، جنس شیء، بافت و رنگ سطح شیء، ثابت یا متحرک بودن شیء، تأثیر دارند.
مدلسازی - (نرم افزارهای سه بعدی )
انتخاب نرم افزاری که شما باید با آن طراحی کنید و مدل را برای چاپ سه بعدی آماده کنید کاملا وابسته به مدل آنچه دارد که شما در حال تلاش برای ساخت آن هستید. به طور کلی نرم افزارهای طراحی سه بعدی در دو دسته قرار می گیرد. نرم افزار CAD معمولاً برای ایجاد اشیای صنعتی مانند اشیاء مکانیکی استفاده می شود. از طرف دیگر، برخی از نرم افزارهای CAD آزادی هنری بیشتری دارند، چرا که در این نوع طرح ها نیازی به کار بردهای مکانیکی، متناسب با یک دستگاه یا ماشین در دنیای واقعی نیستند.
در اینجا بر روی نرم افزارهای CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) برای اشیاء مکانیکی تمرکز می کنیم. این نرم افزارها می توانند بسیار خاص باشند، به طوریکه در آنها تا از ابزارهای فنی خاصی با کاربرد در طراحی صنعتی، طراحی مکانیکی، معماری، مانند مهندسی هوافضا و فضانوردی باشد. مدل های CAD شامل داده هایی مانند خواص مواد، ابعاد، تلرانسها و اطلاعات خاص فرآیند ساخت هستند. علاوه بر این، بسیاری از برنامه های کاربردی CAD در حال حاضر توانایی ارائه رندرهای پیشرفته با قابلیت های انیمیشنی برای تجسم بهتر طراحی محصول را فراهم می سازند.
برخی نرم افزارهای مدلسازی سه بعدی
تینکرکد ( TinkerCAD )
این نرم افزار دارای یک مفهوم بصری بلوک سازی است که به شما این امکان را می دهد تا مدل هایی از مجموعه ای از اشکال هندسی را توسعه دهید. این نرم افزار آنلاین دارای کتابخانه ای از میلیون ها فایل است که کاربران می توانند با استفاده از آن اشکالی که برای توسعه طرح خود مناسب می بینند را در اختیار داشته باشید. همچنین این نرم افزار تعامل مستقیمی با خدمات چاپ دارد. این برنامه کاملا ساده است و ممکن است محدودیت هایی برای برخی از طرح ها داشته باشد. با این حال، بیشتر برای افرادی بدون تجربه مدل سازی سه بعدی هدف گذاری شده است.
فری کد ( FreeCAD )
فری کد یک ابزار مدل سازی سه بعدی پارامتری کاملاً آزاد است و شما را قادر می سازد تا اشیاء زندگی واقعی را با هر اندازه ای طراحی کنید. جزء پارامتری ویرایش را آسان تر می کند. شما می توانید به تاریخچه مدل خود بروید و پارامترها را برای به دست آوردن یک مدل متفاوت تغییر بدهید. این نرم افزار برای مقاصد حرفه ای طراحی نشده بلکه ابزار آموزشی خوبی است. گزینه های که ارائه می دهد کاملا اساسی و پایه ای است اما نقطه شروع خوبی برای کسانی که هیچ تجربه ای ندارند است.
بلاک کد ( BlockCAD )
این نرم افزار سه بعدی به طور خاص برای اهداف آموزشی ایجاد شده است، این نرم افزار توسعه می یابد به طوری که هر کسی بعدها می تواند از اپنزکد (OpensCAD) که یک نرم افزار حرفه ای تر CAD است، استفاده کند. دستورات برای توسعه اشیاء و تغییرات آنها توسط بلوک های رنگی نشان داده می شود و یادآور اسباب بازی های ساخت و ساز لگو شناخته شده است. کد BlocksCAD به طور کامل سازگار با OpenSCAD است، بنابراین شما می توانید مدل های خود را آخرین لمس کردن وجود دارد. فرمت های خروجی این نرم افزار می توانند OpenSCAD یا STL باشد.
فیوژن 360 ( Fusion360 )
فیوژن ۳۶۰ یک برنامه CAD سه بعدی مبتنی بر ابر است. تمایز خاص این نرم افزار در این است که آن را با استفاده از ابر می تواند تیم های طراحی را برای همکاری در پروژه های پیچیده گرد هم آورد. مزیت پلت فرم فیوژن ۳۶۰ درجه این است که کل پیشینه مدل، از جمله تمام تغییرات انجام شده را ذخیره می کند. این شامل گزینه های طراحی متعدد، از جمله فرم آزاد، جامد و مدل سازی مش نیز می شود.
سالیدوورکس ( Solidworks )
این نرم افزار توسط شرکت دازالت سیستمز منتشر شده است، که اغلب توسط طراحان حرفه ای 3D استفاده می شود. این نرم افزار شامل طیف گسترده ای از ویژگی ها مانند ابزارهای اعتبارسنجی طراحی، یا مهندسی معکوس است. تمایل دارد که بیشتر برای اشیاء صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. کاملا عملی و جزیی بین است. یکی از ویژگی های خاص آن این است که بر خلاف بسیاری از نرم افزارهای دیگر که منحنی ها را از طریق ساختارهای مسطح به آرامی تمایل تقلید می کنند، سالیدارکز از سیستمی از NURBS استفاده می کند. این سیستم برای ایجاد انحناهای بسیار دقیق توسعه یافته است. همچنین به جای مدل سازی چند ضلعی از طرح ریزی ابعادی استفاده می کند به طوری که تغییرات اندازه به مراتب بدون هیچ مشکلی می شود. یکی از نقطه ضعف هایی که اغلب توسط کاربران نرم افزار مطرح می شود، توانایی محدود در ایجاد تغییرات در فایل های STL است. در صورت تمایل برای دانلود و ویرایش فایل های STL، یک برنامه ثانویه به احتمال زیاد لازم خواهد بود
لازم به ذکر است که نرم افزار های متعددی در زمینه طراحی و مدلسازی سه بعدی به بازار عرضه شده اند که موارد فوق از مشهور ترین آن ها به شمار می آید. علاوه بر موارد عنوان شده نرم افزار های دیگری نیز وجود دارند که هر یک با کارایی خاص و متفاوت خود قابلیت های متعددی در اختیار افراد قرار می دهند؛ این نرم افزار ها شامل موارد زیر هستند:
- راینو
- بلندر
- زیبراش
- هگزاگون
- اسکچاپ
- دز استودیو
- اتودسک مایا
- اتودسک تری دی مکس
جمع بندی
مدلسازی سه بعدی یکی از پیشرفته ترین روش های الگو سازی است که به صاحبان کسب و کار این اجازه را می دهند تا پیش بینی و آینده نگری از نتیجه عملیات و پروژه های بزرگ داشته باشند. در این روش که توسط افراد حرفه ای و کاربلد انجام می شود تمام مراحل ساخت و نتیجه کلی به واسطه نرم افزار های حرفه ای انجام خواهد شد و در نهایت نتیجه کلی از پایان کار پروژه در اختیار صاحبان عملیات قرار داده می شود.
به واسطه مدلسازی سه بعدی می توان تنها بدون هزینه های زیاد ساخت و ساز نمای کلی از نتیجه کار را مشاهده نمود و در صورت نیاز به هر گونه تغیرات آن را به راحتی اعمال نمود. گاهی ممکن است بر سر اعمال تغیرات خاص اختلاف نظر وجود داشته باشد که بر این اساس می توانید تمامی احتمالات را بسنجید و در صورت تایید نهایی آن را بر روی پروژه اصلی پیاده سازی کنید. در مجموعه فامکو تمامی مراحل مدلسازی، اعمال تغیرات و نتیجه گیری کلی توسط افراد حرفه ای و حرفه ای انجام می شود.
