Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Make: Projetos - Modelos 3D simples com OpenSCAD

Eu escrevi há algumas semanas sobre o entusiasmo em torno do novo programa OpenSCAD do Clifford Wolf. O OpenSCAD usa uma abordagem cool keep-it-super-simple para a modelagem 3D, eliminando o ambiente de edição do que você vê é o que você adquire (WYSIWYG), favorecido pela maioria dos pacotes de modelagem 3D, e substituindo-o por um ambiente de script baseado em texto no qual os modelos são programados, em vez de esculpidos. Basicamente, você escreve um script descrevendo a forma do seu modelo e compila-o para produzir o modelo real, que é então renderizado na tela e pode ser exportado para o formato STL para impressão 3D ou outros fins.

O OpenSCAD possui dois recursos poderosos para facilitar esses processos de programação. O primeiro é o suporte para a chamada modelagem de “geometria sólida construtiva” (CSG), na qual formas complexas são construídas como interseções, uniões e diferenças de formas primárias simples, como caixas, cilindros, cones e elipsóides. Se você já usou o programa de rastreamento de raios POV-Ray antes, essa ideia será familiar para você.

O segundo, menos bem divulgado (mas talvez igualmente poderoso) recurso do OpenSCAD é o "DXF extrusion", no qual o OpenSCAD importará um desenho 2D no popular formato de troca de desenhos (DXF) do AutoCAD e o "extrudará" para a terceira dimensão. O OpenSCAD possui suporte para extrusão linear, em que a peça resultante possui lados verticais retos e também extrusão rotativa, que resulta em uma parte com lados helicoidais. Como um grande número de modelos para prototipagem rápida são perfis extrudados simples, espero que esse recurso seja muito usado.

Neste tutorial, mostrarei como usar o OpenSCAD para produzir um modelo 3D simples extrudando um perfil de peça produzido em um software de desenho normal. Eu uso o Adobe Illustrator CS3 porque tenho acesso a ele e estou familiarizado com sua interface, mas o popular programa de desenho gratuito do InkScape vai ler e gravar arquivos DXF nativamente, e não há razão para que ele não funcione tão bem se você preferir . Existem vários outros programas gratuitos e de baixo custo que exportarão arquivos DXF. O desenvolvedor do OpenSCAD menciona o QCAD, que está disponível em seu desenvolvedor RibbonSoft por € 24.

A parte que estou fazendo é uma das 12 peças de quebra-cabeça pentomino sólido baseadas nos animais do zodíaco chinês - neste caso, o coelho ou pentomino "Z". Os desenhos são baseados nos do professor japonês Sabu Oguro, publicado na pág. 40 do livro de Jerry Slocum e Jack Botermans de 1986 Enigmas Velho e Novo: Como Fazer e Solucioná-los, uma imagem da qual é reproduzida no início deste artigo. Meus arquivos DXF originais e os arquivos 3D STL extrudados estão disponíveis gratuitamente para download no Thingiverse. Esta manhã, às 10 da manhã, PST, Becky Stern irá transmitir vídeo ao vivo de suas peças de impressão de máquina CNC MakerBot CupCake deste conjunto, e ela e eu estaremos à disposição para conversar sobre o processo de impressão e os próprios modelos. Becky imprimiu e fotografou todos os modelos do mundo real mostrados neste artigo.


Etapa 1: dimensione sua placa de arte apropriadamente

Dimensionando a página ou o quadro de arte para o tamanho exato de sua peça finalizada, será mais fácil visualizar a extrusão renderizada no OpenSCAD. A coordenada zero parece ser determinada com base em um canto da placa de arte, e se você desenhar uma peça de 1,5 "x 1,5" no meio de uma página do tamanho carta, o modelo real tende a acabar fora da borda do tela quando você processá-lo. Salve-se do incômodo e reduza o quadro de arte ao criar o novo desenho pela primeira vez.


Etapa 2: desenhe sua grade na camada inferior

Uma grade ou quaisquer outras guias de desenho que você queira incluir devem ser desenhadas primeiro, em uma camada separada. No caso do pentomino de coelho, o perfil do animal precisa se encaixar no contorno do pentomino “Z” normal, que é formado por cinco quadrados unidos como mostrado. Essas peças de quebra-cabeça são projetadas em uma grade de 0,5 ″, portanto comece desenhando um único quadrado de 0,5 ″ usando a ferramenta de caixa. Em seguida, faça uma cópia desse quadrado, cole-o e use a ferramenta de seta para encaixar seus cantos nos cantos do quadrado original. Em seguida, repita o processo de copiar e colar snap para adicionar os três quadrados restantes em suas posições corretas. Em seguida, selecione tudo e altere a cor do traço para algo diferente de preto para facilitar a distinção das linhas de peça das linhas de grade mais adiante. Por fim, bloqueie a camada e crie uma nova para desenhar as linhas de peça reais. Altere a cor do traçado de volta para preto.


Etapa 3: Desenhe o perfil da peça sem usar splines ou polilinhas

O importador DXF no OpenSCAD é baseado na especificação de arquivo DXF revisão 12 (R12) do AutoCAD, que não inclui alguns dos elementos de desenho mais avançados incluídos nas revisões 13 e posteriores. Mais notavelmente, estes são os elementos POLYLINE e SPLINE. Sem dúvida, não é por acaso que a minha versão do Illustrator (CS3) exporta DXFs revisão 13 e posterior, mas estes parecem ser compatíveis com R12, desde que você evite usar certas ferramentas de desenho, especialmente caminhos compostos. Simplificando, cada linha no desenho tem que ser um segmento de linha separado com seus pontos de extremidade unjoined. As ferramentas caixa e elipse parecem funcionar também. Certifique-se de que o snap está ativado e de que o início de cada segmento de linha seja ajustado exatamente ao ponto final do segmento de linha anterior. Caso contrário, seu perfil de peça terá aberturas e não será renderizado corretamente. Se você estragar e incluir um elemento de desenho não suportado ou criar um perfil de peça não fechado, receberá um aviso mais tarde quando o OpenSCAD tentar renderizar o modelo.


Etapa 4: excluir a camada de grade

Quando você tiver o perfil desenhado para sua satisfação, salve seu desenho no formato nativo (.AI no caso do Illustrator). Em seguida, selecione a camada inferior que contém a grade ou outras guias de desenho e exclua-a, deixando apenas o perfil da peça na única camada restante do desenho.


Etapa 5: Exportar como DXF

Se você tem a opção de exportar no DXF R12, use-o. No Illustrator CS3, use as opções de exportação DXF padrão, conforme mostrado acima.


Etapa 6: Importe seu arquivo DXF para o OpenSCAD

Inicie o OpenSCAD e, em seguida, insira (ou copie e cole) o seguinte código no novo documento…

dxf_linear_extrude (file = “rabbit-Z.dxf”, altura = 12,7, center = true, convexity = 1);

… Onde “file” é o nome do arquivo DXF que você deseja importar, “height” é a altura em milímetros que você deseja extrair do perfil (12.7 mm = 0.5 ″), “center” é uma variável booleana que informa ao OpenSCAD se para centralizar o modelo renderizado ou não (eu nunca realmente mexi com ele), e “convexidade” é um escalar representando a finura com a qual renderizar superfícies curvas. Dado que os perfis da minha peça não contêm quase nenhuma superfície curva (exceto para o buraco ocular circular ocasional), eu fiquei feliz com a convexidade mínima de 1. Se suas peças são mais curvas do que a minha, e dependendo da aplicação, você pode querer aumentar isto. Salve o script OpenSCAD como um arquivo .SCAD com um nome apropriado.


Etapa 7: Compile e renderize o modelo

Nos menus suspensos, selecione "Design> Compilar e renderizar (CGAL)" ou pressione F6. Se você fez tudo certo, sua peça extrudada deve aparecer na janela de renderização no canto superior direito da área de trabalho, conforme mostrado. Você pode girar ao redor clicando com o botão esquerdo e arrastando o mouse, deslocar a câmera clicando com o botão direito do mouse e arrastando e aproximando e afastando a roda de rolagem.

Se o arquivo DXF contiver caminhos abertos ou elementos de desenho não suportados, você verá mensagens de erro correspondentes na janela de log no canto inferior direito. Você pode ter que rolar para cima para vê-los. Por qualquer motivo, mesmo que você tenha produzido apenas uma única parte, o OpenSCAD provavelmente relatará que você tem 2 volumes em seu modelo renderizado. Isso pode ou não ser um bug; em qualquer caso, não parece doer nada, então não se preocupe com isso.


Etapa 8: Exporte seu modelo como um arquivo STL

Nos menus suspensos, selecione "Design> Exportar como STL ...", escolha um nome de arquivo apropriado e clique em "Salvar". O OpenSCAD deve relatar "exportação de STL concluída" na janela de registro. E é isso! Seu modelo 3D deve estar pronto para impressão ou importação em um modelador 3D WYSIWYG compatível como o Blender.


Notas e idéias

Por mais legal que seja, o OpenSCAD ainda é um trabalho em andamento. Embora tenha caído em mim algumas vezes quando tentei renderizar arquivos DXF com elementos de desenho não suportados, e eu tive um tempo infernal para descobrir que as unidades da altura da extrusão Z eram milímetros, geralmente eu estava muito satisfeito com o desempenho e a facilidade de uso. Há um manual de usuários básico (e, francamente, incompleto) disponível aqui, e se você tiver problemas que você não pode resolver por experimentação, ou que são claramente bugs, você pode denunciá-los e / ou obter ajuda assinando o OpenSCAD lista de discussão aqui. O OpenSCAD já é muito popular na comunidade MakerBot e seu grupo do Google também pode ser uma fonte útil de informações. E, como sempre, você pode postar perguntas ou comentários abaixo.

Se você estiver interessado em pentominós em geral, talvez queira conferir meu tutorial anterior sobre como construir um conjunto de pentominós sólidos a partir de dados acrílicos.

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