​Твердотельное/поверхностное 3D моделирование

Рассматривая технологии 3d моделирования следует обратить особое внимание на технологии твердотельного и поверхностного 3D моделирования.

Профессиональное твердотельное / поверхностное 3D моделирование - основа для любого современного качественного продукта.

Именно на основе твердотельных 3D моделей производится все промышленные продукты, детали, узлы и агрегаты современного мира в любой сфере. Начиная от игрушек и конфет, заканчивая высокотехнологичными изделиями и космическими аппаратами.

Технологии твердотельного/поверхностного 3D моделирования не веяние последнего десятилетия, а имеет значительную историю развития.

Первым признанным универсальным стандартом стал IGES (Digital Representation for Communication of Product Definition Data – цифровое представление для обмена данными определяющими продукт), который был принят в 1980 году в США при участи ведущих мировых компаний. После этого, спустя более 14 лет, в 1994 году был выпущен еще один стандарт обмена данными между CAD и CAM системами - STEP (STandard for Exchange of Product model data — стандарт обмена данными модели изделия). Концептуальное отличие IGES от STEP заключалось в том, что формат STEP является совокупностью стандартов ISO 10303, и позволяет описать весь жизненный цикл изделия, включая технологию изготовления, контроль качества продукции.

Безусловно, что к сегодняшнему дню форматы IGES и STEP претерпели множество изменений, но именно они остаются сегодня основными форматами обмена данными между современными CAD, CAM системами.

Как известно, существует два основных вида 3D моделирования – полигональное и твердотельное / поверхностное.

Качественная полигональная модель состоит из набора полигонов (треугольников/четырехугольников), вершины которых связаны между собой. Их связи очень сложно контролировать, и в большинстве случаев полигональная модель далека от своего идеала.

В основе же твердотельной /поверхностной модели лежит векторная графика. Т.е. объект описывается с помощью геометрических примитивов и функций, исключая ошибки на отдельно взятой поверхности моделируемого объекта, что существенно упрощает модель, ее редактирование, расширяет область применения.

Твердотельное/поверхностное 3D моделирование более сложно с точки зрения построения объектов с искривленными стыкующимися поверхностями, но дает ряд существенных преимуществ. При 3D моделировании и редактировании инженер оперирует поверхностями, элементами модели, которые вместе образуют «тело» модели.

Поскольку модель объекта описывается математически, это дает возможность спрогнозировать свойства и характеристики будущего изделия. Например, производить расчеты текучести жидкости по проекту канала в детали, прочностные характеристики и др.

Важнейшим фактором является и то, что при изготовлении детали на станках с ЧПУ по 3D модели, выполненной с применением твердотельного/поверхностного 3D моделирования, для каждой поверхности детали задаются различные режимы обработки и применяемая для этого оснастка.

Все перечисленное дает возможность максимально оптимизировать процесс обработки и существенно повысить качество готового изделия.

Для построения 3D моделей в форматах IGES и STEP используются системы автоматизированного проектирования – CAD (computer-aided design). Такая программа может быть как отдельной системой, так и в составе CAE.

Наиболее распространенными программными продуктами автоматизированного проектирования (CAD) являются: CATIA, SolidWorks, AutoCAD, Rhinoceros, NX.