Modele architektoniczne wydrukowane w 3D - sprawdź wskazówki oraz porady od kierownika produkcji firmy Hobs 3D

Modele architektoniczne wydrukowane w 3D - sprawdź wskazówki oraz porady od kierownika produkcji firmy Hobs 3D

Żadna liczba rysunków, planów ani cyfrowych modeli 3D, nie jest w stanie odtworzyć rzeczywistej perspektywy, którą można uzyskać dzięki własnym modelom architektonicznym, drukowanym na drukarkach 3D. Druk 3D sprawia, że ​​jest to łatwiejsze, szybsze i dokładniejsze.

Postępy w technologii druku 3D w ciągu ostatnich 20 lat, zmieniły sposób działania wielu branż i sektor architektoniczny nie jest wyjątkiem. Druk 3D znalazł swoje miejsce na wielu etapach cyklu rozwoju nieruchomości i można łatwo argumentować, że firmy architektoniczne korzystają najwięcej z zalet drukowania 3D, pod względem szybkości, szczegółowości, kosztów i wydajności. Tradycyjni dostawcy usług modelarskich, również szybko wdrażają technologię, która pomaga im produkować bardziej precyzyjne modele, szybciej i taniej.

Firma Hobs 3D, mająca siedzibę w Wielkiej Brytanii, od lat zajmuje się drukowaniem modeli architektury w 3D i w tym artykule dzieli się częścią swojej wiedzy, która może pomóc także Tobie w rozpoczęciu architektonicznej przygody z drukiem 3D. Znajdziesz tu mini przewodnik krok po kroku, zawierający informacje odnośnie:

  1. Używania oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo, do tworzenia modelu 3D
  2. Przygotowania modeli do druku 3D
  3. Wprowadzania modelu do oprogramowania drukarki, tzw. slicera
  4. Drukowania modelu
  5. Udoskonalania modelu poprzez składanie jego części, szlifowanie powierzchni, malowanie itp.

Zwrócimy uwagę także na możliwość zlecenia wydruku 3D, jeśli z różnych powodów, jest to dla Ciebie korzystniejsze, niż zakup własnej drukarki 3D.

Jak architekci korzystają z druku 3D?

Obraz przedstawiający sposób tworzenia modelu architektury drukowanej w 3D: Jak architekci odnoszą korzyści z druku 3D
Architekt Marco Mattia Cristofori i jego model wydrukowany na wielkoformatowej drukarce FDM firmy BigRep (źródło: ebook BigRep „Drukowanie 3D szczegółowego modelu w 11 dni”)
 

Ale najpierw cofnijmy się o krok i zastanówmy się, dlaczego warto wydrukować model architektoniczny.

Architekci odgrywają kluczową rolę w rozwoju każdej nowej nieruchomości. Ich zaangażowanie w projekty budowlane od koncepcji do budowy ustępuje tylko właścicielom nieruchomości. W związku z tym, istnieje wiele sposobów, w jakie drukowanie 3D może wpłynąć na sukces przedsięwzięcia.

Rozwój projektu

Tworzenie jest procesem iteracyjnym. Nowe budynki i specyficzne cechy projektu są wyobrażane, rysowane (fizycznie lub cyfrowo) i ciągle ulepszane.

Druk 3D pozwala architektowi na szybkie i stosunkowo niedrogie zbudowanie fizycznej reprezentacji projektu, ulepszając w ten sposób ostateczną koncepcję w sposób oszczędny pod względem czasu i kosztów.

Model wydrukowany na drukarce SLA (z żywicy), a następnie pomalowany (Źródło: Hobs 3D)

Zwycięska oferta

Firma architektoniczna, dzięki modelom z drukarki 3D, może łatwiej wypromować swoją koncepcję, niż firma konkurencyjna, która nie jest w stanie przedstawić klientowi tego typu modeli. W przypadku szczególnie ważnych projektów, rysunki i wizualizacje na ekranie mogą nie wystarczyć. Przedstawienie modeli drukowanych w 3D, to częsty zabieg, który pomaga wyróżnić naszą koncepcję z tłumu i ostatecznie wygrać kontrakt.

Prezentacja dla klienta

Ostateczne zatwierdzenie projektu budowlanego, to kolejny ważny etap, na którym druk 3D może odegrać ważną rolę. Klienci zazwyczaj czują się bardziej komfortowo, dokonując oceny fizycznej reprezentacji budynku lub inwestycji, niż cyfrowej reprezentacji.

Konsultacje publiczne

Projekt często wymaga pewnego poziomu zatwierdzenia od rady lokalnej lub organu odpowiedzialnego za planowanie, a podmioty te zazwyczaj wymagają konsultacji z lokalną społecznością, w celu omówienia planów architekta. Model 3D może pomóc osobom spoza branży zrozumieć, co rozwój będzie oznaczał dla ich społeczności.

Sprzedaż i Marketing

Gdy budowa jest bliska ukończenia, deweloperzy często tworzą bardzo szczegółowe makiety swoich inwestycji w oparciu o projekty architektoniczne, które pomagają w sprzedaży mieszkań i lokali użytkowych. Druk 3D łączy się z tradycyjnymi technikami modelowania, aby tworzyć wielkoskalowe obrazy, które same w sobie są dziełami sztuki.

Rodzaje druku 3D odpowiednie dla architektury

Obraz przedstawiający sposób tworzenia modelu architektury drukowanej w 3D: rodzaje druku 3D odpowiednie dla architektury
Royal Albert Hall w Wielkiej Brytanii wydrukowano przy użyciu drukarki żywicznej (SLA) (Źródło: Hobs 3D)
 

Zdecydowałeś, że chcesz wydrukować modele architektoniczne w 3D. Twoje następne pytanie będzie brzmiało: jakiej drukarki potrzebuję?

Wybór drukarki 3D zależy od Twojego budżetu, znajomości maszyn i wielu innych czynników, które są charakterystyczne dla Twojej firmy, dlatego tutaj omówimy trzy typy drukarek/ technologie druku, które są najczęściej używane do tworzenia modeli architektonicznych.

Fused Deposition Modeling (FDM)

Szeroka gama niedrogich drukarek FDM, które wykorzystują jako materiał  filament wytłaczany przez dyszę, jest bardzo popularna, między innymi ze względu na niską cenę zakupu urządzenia oraz materiałów. Dodatkową zaletą tych drukarek, jest dostępna szeroka gama kolorystyczna filamentów, modele mogą być drukowane z różnych kolorów, różnych materiałów. Dostępne są filamenty imitujące cegłę, kamień, drewno, metal, możliwości wydają się być niemal nieskończone. 

W zależności od jakości (i zwykle ceny) drukarki FDM z jakiej będziesz korzystał, może czekać na Ciebie więcej pracy przy obróbce końcowej wydruku. Możesz potrzebować czasu na przeszlifowanie linii warstw, usunięcie podpór, aby uzyskać wymaganą jakość przed malowaniem lub dodaniem innych wykończeń powierzchni.

Istnieją dwugłowicowe drukarki FDM, które wytłaczają filament z dwóch dysz. Może to być przydatne w przypadku drukowania modelu z materiału bazowego, a podpór, z filamentu rozpuszczalnego w wodzie, np. PVA lub BVOH.

Korzystając z technologii FDM na drukarce ZMorph VX Multitool 3D, polscy modelarze GetModelsNow wydrukowali Warszawską Halę Stulecia (Źródło: ZMorph)

Stereolitografia (druk z żywicy)

Stereolitografia (SLA) wykorzystuje ciekły polimer żywiczny, który jest utwardzany laserem UV. Można osiągnąć bardzo wysoki poziom szczegółowości, a modele są drukowane z gładkimi, trwałymi powierzchniami. Na rynku dostępne są niektóre małe desktopowe drukarki żywiczne, ale w przypadku projektów pełnej architektury, częściej stosuje się profesjonalne drukarki wielkoformatowe. Duży obszar roboczy pozwala na produkcję modeli jako całych części, co oznacza mniej czasu spędzonego na ukrywaniu linii łączenia i mniej zakłóceń w ogólnym projekcie modelu.

Dla drukarek żywicznych, dostępnych jest nieco mniej opcji materiałowych niż w przypadku drukarek FDM.

Model 3D wydrukowany z przezroczystej żywicy przy użyciu technologii SLA (Źródło: Hobs 3D)

Color Binder Jetting

Wykorzystując proszek z tworzywa sztucznego jako materiał do drukowania, drukarki 3D pracujące w technologii CBJ, mają możliwość tworzenia modeli o wysokim poziomie szczegółowości i pełnym kolorze bez potrzeby stosowania podpór. Ta metoda znacznie zmniejsza twoją pracę po druku, ponieważ jest bardzo mało do wykończenia i nie ma nic do malowania. Po usunięciu nadmiaru proszku, wydruk zanurza się w kleju stabilizującym, aby uszczelnić zewnętrzną stronę i wzmocnić go.

Jest to idealny wybór do ostatecznych prezentacji modeli architektonicznych, takich jak modele kontekstowe i studia projektowe na dużą skalę.

Istnieją kolorowe drukarki FDM, ale w przypadku modeli architektonicznych większość drukowania jest wykonywana przy użyciu technologii Color Binder Jetting lub technologii kolorowego Multi Jet Fusion. Niektóre firmy architektoniczne i firmy modelarskie również decydują się na drukowanie w tej technologii w trybie monochromatycznym, aby uzyskać wyraźne, matowe wykończenie, które nabiera rzeźbiarskiej jakości.

Wadą tych drukarek 3D, dla części firm, będzie jednak ich cena. Na szczęście są to typy maszyn, które znajdziesz w usługach drukowania 3D innych firm. 

Model wyprodukowany przez Hobs 3D przy użyciu technologii Color Binder Jetting (Źródło: Hobs 3D)

Wymagane przetwarzanie końcowe modelu

Pomimo wszystkich zalet architektonicznego drukowania 3D, pod wieloma względami pozostaje ono pracochłonnym procesem. Wszystkie modele wydrukowane w 3D wymagają różnego rodzaju postprocessingu w postaci czyszczenia i usuwania podpór.

Większość wydruków 3D, to modele, które są często przezroczyste lub białawo-szare i mają wygląd plastiku. W celu poprawy efektu wizualnego drukowanych modeli, stosuje się tradycyjne procesy tworzenia modeli, takie jak wykańczanie natryskowe i malowanie.

Druk 3D doskonale nadaje się do tworzenia dokładnych, bardzo szczegółowych modeli, ale różne technologie mają swoje ograniczenia. Ze względu na właściwości tworzyw sztucznych drukowanych w 3D, modele mogą czasami być delikatne. Aby rozwiązać ten problem, wewnętrzne konstrukcje wsporcze mogą być wykonane z drewna lub metalu, aby zapewnić wzmocnienie.

Gdy drukowanie 3D i tradycyjne tworzenie modeli, są stosowane razem prawidłowo, końcowe rezultaty mogą być naprawdę oszałamiające!

Jak wydrukować własny model 3D?

Obraz przedstawiający sposób tworzenia modelu architektury drukowanej w 3D: jak wydrukować własny model 3D
Prosty model wykonany na drukarce Creality Ender 3 FDM (źródło: Llyan Austria przez Youtube)
 

Zanim zagłębimy się w szczegóły dotyczące drukowania własnego modelu, najpierw zadaj sobie pytanie, czy warto tworzyć własne modele, czy też powinieneś współpracować z firmą świadczącą usługi drukowania 3D.

Niezależnie od tego, czy pracujesz dla dużej firmy architektonicznej, czy niezależnej praktyki, jest to kwestia, która wymaga rozważenia. Przede wszystkim musisz zastanowić się, jaki poziom inwestycji w sprzęt do drukowania 3D, wykwalifikowany personel, materiały i przestrzeń warsztatową, będzie adekwatny do celów, które masz nadzieję osiągnąć.

Wielu klientów firmy Hobs 3D, ma własne drukarki 3D, z których korzystają podczas iteracji, ale ostateczny model zostaje zlecony. 

Modele wydrukowane w 3D

Żadna liczba rysunków, planów ani cyfrowych modeli 3D nie jest w stanie odtworzyć rzeczywistej perspektywy, którą można uzyskać, drukując w 3D własne modele architektoniczne. Dzięki własnej drukarce 3D możesz wielokrotnie testować swoje pomysły projektowe niskim kosztem, aby uzyskać ostateczny model, który najlepiej spełnia wymagania klienta.

Poniżej szczegółowo omawiamy kwestie, które należy wziąć pod uwagę podczas drukowania we własnym zakresie.

Oprogramowanie do modelowania 3D

Rozmawialiśmy o maszynach powyżej, więc przejdźmy teraz do oprogramowania. Każdy współczesny architekt wie, że rysunki i projekty 2D będą musiały zostać odtworzone cyfrowo za pomocą oprogramowania 3D, zanim będzie można wziąć pod uwagę drukowanie. Jeśli jesteś architektem, prawdopodobnie pracujesz już z oprogramowaniem do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), takim jak AutoCAD, Rhino lub SketchUp Pro, a może także z oprogramowaniem do modelowania informacji o budynku (BIM), takim jak Revit lub MicroStation. Jeśli nie, zapoznaj się z opcjami w tym artykule na temat oprogramowania architektonicznego .

W Hobs 3D używana jest szeroka gama oprogramowania, a najczęściej używanymi  programami są AutoCAD i Rhino.

Oprogramowanie Rhino do modelowania 3D (źródło: Softonic)

Model 3D, będzie wymagał podziału na części

Nie ma znaczenia, którą aplikację do modelowania CAD lub 3D wybierzesz, tworzenie modelu architektury 3D prawie zawsze odbywa się poprzez drukowanie poszczególnych części i składanie ich.  Na przykład dach modelu budynku może być jedną częścią, którą wydrukujesz oddzielnie. Model architektury może składać się z dziesiątek, setek, a nawet tysięcy części. 

Te poszczególne części będą musiały być całkowicie zamknięte/wodoszczelne i mieć odpowiedni poziom grubości ścianki, aby uzyskać udany wydruk. Oprogramowanie drukarki powie Ci, czy Twoja część nadaje się do druku, a jeśli nie, będziesz musiał naprawić swój model lub „przygotować” model do wydrukowania w 3D.

Naprawianie modeli

Większość desktopowych drukarek 3D jest dostarczanych z własnym oprogramowaniem do drukowania, często nazywanym slicerem, które automatycznie próbuje naprawić model. Jeśli chcesz mieć większą kontrolę nad tymi naprawami lub jeśli slicer nie spełnia Twoich oczekiwań, istnieje szeroki zakres opcji oprogramowania do naprawy plików STL. Na przykład ten w programie CAD Blender (który w rzeczywistości jest darmowy), umożliwia naprawę pliku STL, wybierając z listy opcji, które są dostosowane do typowych przypadków użycia, w tym modeli architektury lub małych miniatur.

W przypadku poważniejszych problemów, można użyć profesjonalnego oprogramowania, takiego jak Netfabb lub Magics, które wykona zadanie za Ciebie. Aby przenieść model oprogramowania CAD do slicera, musisz wyeksportować model jako plik STL, a następnie przesłać go do slicera.

Ustawienia parametrów druku

Kiedy masz już gotowy model do druku, musisz zastanowić się, w jaki sposób ułożysz go na powierzchni platformy, aby uzyskać udany wydruk. Druk FDM działa grawitacyjnie i nakłada każdą warstwę na warstwę poniżej. Twój slicer,  automatycznie „pokroi” obiekt na każdą warstwę, która będzie się układać jedna na drugiej. Jeśli Twój obiekt ma jakiekolwiek nawisy, oprogramowanie doda podpory, które można usunąć po zakończeniu drukowania. Idealnie byłoby, gdyby Twój model miał jak najmniejszą liczbą podpór, aby zmniejszyć nakład pracy potrzebny do ich usunięcia i wyszlifowania pozostałych po nich śladów.

Kolejnym istotnym ustawieniem drukarki jest rozdzielczość. W przypadku drukarek FDM i SLA wydruki o wysokiej rozdzielczości mają większą szczegółowość, ale ich drukowanie trwa dłużej. Wydruki o niższej rozdzielczości mogą wystarczyć do przetestowania pomysłu lub zrozumienia podstawowego kształtu.

Wybierz dostawcę usług drukowania 3D

Obraz przedstawiający sposób tworzenia modelu architektury drukowanej w 3D: Wybierz dostawcę usług drukowania 3D
(Źródło: Hobs 3D)
 

Jeśli zdecydowałeś, że chcesz osiągnąć lepsze wykończenie niż jesteś w stanie zrobić na miejscu, musisz znaleźć partnera, który może wykonać Twój wydruk na wysokim poziomie.

Istnieje wiele firm, które oferują usługi drukowania 3D, ale niewiele z nich specjalizuje się w dziedzinie architektury. Oto kluczowe pytania, które zalecamy zadać, aby znaleźć odpowiedniego partnera:

Czy oferują technologię druku 3D, której potrzebujesz?

Jak już napisaliśmy, nie wszystkie technologie druku 3D nadają się do architektonicznego druku 3D. Druk na dużą skalę SLA (żywica) jest absolutną koniecznością, aby osiągnąć najwyższą jakość wykończenia obejmującą pełną skalę produktu. Potrzebne może być również drukowanie w technologii Color Binder Jetting w kolorze. SLS i druk z metalu są interesujące, ale wydają się mniej istotne w przypadku wydruków architektonicznych.

Czy oferują usługę naprawy plików?

Jeśli nie jesteś doświadczonym twórcą 3D, plik z pewnością będzie wymagał naprawy przed wydrukowaniem. Doświadczeni dostawcy usług drukowania 3D, zorientowani na architekturę, będą mieli wyznaczony zespół, który szybko i sprawnie przygotuje plik do drukowania.

Czy oferują profesjonalne usługi modelarskie?

W wielu przypadkach sam wydruk nie wystarczy. Często będziesz potrzebować wykończenia powierzchni, w tym malowania, aby uzyskać gładkie, matowe, monochromatyczne wykończenie, a czasami nawet wyższy poziom kunsztu, aby uzyskać pełne, realistyczne wykończenia, które przypominają ostateczną konstrukcję w miniaturze. 

Architektura drukowana w 3D jest tutaj na stałe

Obraz przedstawiający sposób tworzenia modelu architektury drukowanej w 3D: Architektura drukowana w 3D jest tutaj na stałe
(Źródło: Stratasys Direct)
 

Ostatecznie celem każdego projektu architektonicznego jest zaprojektowanie i dostarczenie wyjątkowego produktu, który zachwyci klienta, zbuduje reputację Twojej firmy i pomoże Ci sprzedać Twoje możliwości projektowe. Druk 3D ułatwia realizację wszystkich tych ambicji i z pewnością zapewnia przewagę konkurencyjną nad firmami, które ignorują jego zalety.

Jeśli nie wykorzystujesz jeszcze technologii drukowania 3D, jako części procesu projektowania i sprzedaży, skontaktuj się z potencjalnym dostawcą usług drukowania 3D. Po zdobyciu pewnej wiedzy i doświadczenia w zakresie tego, jakie korzyści może przynieść wykorzystanie druku 3D, możesz zaplanować jego wdrożenie w swojej firmie.

Robbie Jenkins – kierownik produkcji w Hobs 3D, londyńskim dostawcy rozwiązań 3D.

Licencja: tekst „ How to Make a 3D Printed Architecture Model” autorstwa All3DP Pro jest objęty licencją na podstawie międzynarodowej licencji Creative Commons Attribution 4.0.

Źródło: All3DP