3DONE軟件在3D打印技術教學中的應用

【摘 要】3D打印技術中重要的環節是建模。學習初期，運用簡單的三維建模軟件，可以快速實現設計的理念，提高學生的學習興趣和積極性。文章通過3D one三維建模軟件的一些特殊命令，使得三維模型變得生動有靈性，為讀者提供了有益的參考。

【關鍵詞】3D one；3D打印技術；建模

【中圖分類號】G642【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）24-0131-02

一、前言

3D打印技術是增材制造技術，打印機能將CAD軟件或實體三維反求得到的具有復雜形狀的三維模型通過分層軟件逐層的疊加，快速、自動、精確制造出原型[1]。這一過程中關鍵技術是三維模型的創建。

在選擇CAD軟件時，學生的基礎、提高學生的學習興趣等諸多因素讓教師絞盡腦汁。3D打印技術可以使用的三維建模軟件有UG NX 、Proe、Solidworks、3DMAX等等，這些軟件大部分用在航空航天、汽車行業等領域，其功能強大，操作界面復雜，需要長期的學習才能應用于實踐。

各種三維建模軟件中，如草圖繪制與編輯、實體造型、曲面造型等命令的使用具有共性，可以觸類旁通。因此，學習初期使用一些簡單的三維建模軟件，可以讓使用者快速進入角色，提高學習興趣和積極性，為后期繼續學習奠定基礎。

二、3D one軟件簡介

3D one是中望公司開發的，適用于廣大青少年的3D打印設計軟件。主要基于“搭建積木”的堆砌方式，能在短短幾個星期內輕松地繪制自己的三維作品，表達和實現創意設想。

三、3D one 軟件特點

1.3D one三維建模軟件的設計界面非常簡潔、干凈。鼠標點擊工具欄，可以通過內嵌快速入門講解“工具提示”鍵為每個功能命令都提供詳細文字、視頻解說。有疑問可以隨時查看、自助解決，最大程度降低學習難度。見圖1

2.工作區網格的設定可以讓使用者通過肉眼直接放置模型，操作性、直觀性很強。見圖1

3.3D one三維建模軟件與3D打印機切片軟件能夠很好的融合。用戶在3Done 軟件完成三維模型設計后，可以直接通過3Done的內置“3D打印”按鍵，直接調用已安裝好的切片軟件并以.STL格式自動導入。大大簡化了中間導入、導出的過程。見圖1。

4. 3D one三維建模軟件特殊的功能命令。

3D one特殊功能的使用，可以美化模型的外觀。給設計者意想不到的驚喜。投影、浮雕等特殊功能讓生活中看似復雜的模型得以實現，瞬間設計者變成“神筆馬良”。

（1）DE移動：以坐標方式延伸面、旋轉面。見圖2

DE移動功能憑視覺就可以移動或旋轉模型的任意平面，非常靈活、方便，順利完成建模。解決了學生設計初期模型工藝性差，裝配性模糊的缺陷。

（2）浮雕：

二維碼是用黑白相間的特定幾何圖形，按一定規律在平面分布，以記錄數據符號信息的，用于商業活動、網絡鏈接、信息讀取。而打印出來的三維模型凸凹有致、黑白分明才能被識別。建模時二維碼特定的幾何圖形較復雜，如果采用草圖命令繪制再拉伸將十分繁瑣，甚至導致建模失敗。3D one 軟件浮雕命令可以很便捷的實現其功能。

建模步驟：

步驟一：選擇“基本實體”/“六面體”命令，創建80×80×6的六面體；

步驟二：“特殊功能”/“浮雕” 命令，“文件名”選擇后綴為.JPG格式的二維碼圖片， “面”選擇上平面，“最大偏移”-1，分辨率0.03，勾選“嵌入圖像文件”，渲染模型黑色見圖3。

步驟三：選擇“基本實體”/“六面體”命令，創建80×80×6.2的長方體與圖3長方體重合于一點，渲染模型白色。

步驟四：步驟二、三實體分別導入切片軟件，使二者重疊進行模型切片設置與打印。

（實訓室使用的是MakerBot Replicator 2X雙噴頭3D打印機，打印時右噴頭放置白色絲材，左噴頭放置黑色絲材。當雙色疊交時，系統默認右噴頭打印。打印參數設置由于二維碼圖形復雜、局部特征細小，為了保證模型的質量，Outline外層的打印速度減慢為20mm/s，防止翹邊平臺溫度130°，其余按系統默認值）

打印結果見圖4，手機通過掃描二維碼實體可以直接鏈接相關的網頁。

（3）投影曲線：

該功能將曲線或草圖投影在面上進行編輯。用于模型外觀的美化修飾。許多時候，模型的外觀設計很吸引人的眼球。我們看見一些漂亮的圖形，憑手涂畫，受限于美術功底，而且鼠標的操作遠遠沒有畫筆流暢。

一張圖片，如何把它放置在實體表面上呢？

建模步驟：

步驟一：選擇“基本實體”/球體，建一個SR40mm球體。

步驟二：球體上面建基準面，見圖5。

步驟三：點擊基準面進入草圖界面，然后“導入”圖片，圖片文件類型選擇Image Files，圖形自動轉化為輪廓曲線，縮放、調整輪廓曲線在球上合適的位置見圖6.

步驟四：修改編輯圖片產生的輪廓曲線；

導入的圖片產生了許多線條，錯亂不規則的分布。修改編輯曲線的目的是為了得到圖形外輪廓封閉曲線。這樣才能生成具有圖片形狀的實體，否則是片狀的。曲線的修改編輯在保留外輪廓線的前提下，其余線條使用刪除、繪制或延伸、修剪命令進行修改。

步驟五：隱藏或刪除基準面，應用投影曲線命令將封閉的龍的輪廓曲線投影到球面，見圖7

步驟六：選擇鑲嵌曲線命令，可以將投影到球面上龍的封閉曲線進行內嵌（或凸起）編輯。見圖8。

通過以上兩個實例，3D one三維建模軟件在學生建模設計的構想過程中，有很大的自由空間，可以“天馬行空”的發揮創意。

四、總結

近一個月的親身教學實踐，效果主要體現為以下幾個方面：

1.學生的積極性提高，學生在教學過程中整體學習面貌有了改善，由原來在教室發呆、玩手機到現在的爭相討論建模的思路、分享好的方法，比學趕幫，課堂氛圍良好。

2.3Done三維建模軟件界面友好，操作簡單，有利于提高學生設計能力和創新能力。加之引進簡單、高效的新型變現設備—3D打印機，能快速的把設計的理念轉化為現實，三維模型看得見、摸得著，學生成就感強，可以大大激發他們的創作源泉。通過實物還可以發現模型問題從而改進優化。

3.老師上課的能效感增強，專業課程變得生動有趣。3D打印作品通過演示和展覽，學生在方案展示與交流的過程中自評與互評，實現學生在設計過程中的深度參與，從而改善教學效果。

學生的學習面貌有全新的提高，參與性、積極性大大提高。既達到教學目標又讓學生們的知識與技能得到了全面提高。

參考文獻

[1]宋宇紅.淺談快速成型技術[J].城市建設理論研究，2013.（24）.

作者簡介：袁梅（1972-），女，四川省樂至縣人，講師，碩士研究生。研究方向：機械加工、三維打印技術。