Доступная 3D печать для науки, образования и ус... Александр Кузнецов

166 сотни тысяч измерений. Результат 3D сканирования – обычно точечное облако или полигональная сетка.
Высококачественные сканеры, например лазерные, являются отличным способом получить очень подробные модели, но они дороги, ценой от пары сотен до нескольких тысяч евро. Другие технологии 3D сканирования, такие как компьютерная томография, МРТ и ультразвук, могут использоваться для получения печатаемых моделей. Но опять же, это дорогие машины, и находятся за пределами возможностей сообщества DIY.
Один из распространенных способов получить 3D снимок состоит в том, чтобы взломать известные устройства, такие как контроллер Kinect от Microsoft®. Kinect предназначался как недорогое устройство ввода, чтобы управлять играми и другими приложениями консоли Xbox
(авторы имеют ввиду именно XBOX 360, Kinect XBOX ONE пока не взломан, но работа уже кипит
:), Прим. ред.) с использованием движений тела, но он был быстро адаптирован и преобразован в простой и дешевый 3D сканер. при работе Kinect снимает инфракрасное облако точек в пространстве, а с помощью инфракрасной камеры отслеживает, сколько точек сместилось, сравнивая с уникальным калибровочным образцом.
Довольно низкое разрешение Kinect идеально для DIY 3D печати, и модели, полученные с его помощью, могут быть легко распечатаны с незначительными изменениями.
3D снимок с использованием Kinect (источник:https://www.ultra-lab.net/)
Ссылки
1.
https://www.thingiverse.com
2.
https://www.cosmowenman.com
3.
https://www.dwbowen.com/gmd.html
4.
https://byos.blablablab.org
Переводчики: Woolpit, alex_itz

167
От математики к драгоценностям – пример
Гайя Фьор
МЦТФ Отдел научного распространения коллаборанти 32b.it Триест, Италия
gfiorfior@gmail.com
3D печать дает возможность преобразовать то, что можете представить в материальный объект, который затем можно надеть и похвастаться.
Мы увидим, как используя только бесплатные инструменты, доступные в сети, мы можем преобразовать математическую изоповерхность в объект, который может использоваться для учебной или декоративной цели.
Первый шаг – загрузка программного обеспечения, которое позволяет нам визуализировать и управлять математическими поверхностями в трех измерениях. Хороший выбор – K3DSurf
1
, бесплатный инструмент, который работает на многочисленных платформах и поддерживает параметрические уравнения и изоповерхности.
Программное обеспечение снабжено более чем 50 встроенными примерами, таким образом, Вы можете начать изменять параметры в готовых уравнениях, чтобы изучить эффекты на обработанных результатах.
Интерфейс K3DSurf
После игр с примерами можно начать вставлять свои собственные уравнения в текстовое поле, не забывая, что приложение требует, чтобы правая сторона уравнения равнялась нулю.

168
Несколько веб-сайтов с интересными формулами поверхностей:
•
Неявные алгебраические поверхности
https://www-sop.inria.fr/galaad/surface/
•
Университет Турина
https://www.dm.unito.it/modelli/index.html
•
Геометрия, поверхности, кривые и многогранники Пола Боурка
https://paulbourke.net/geometry/
•
Виртуальный музей математики
https://virtualmathmuseum.org
•
Java инструмент, который дает возможность изменить все параметры и видеть результат; Вы можете скопировать соответствующее уравнение на вкладке формулы
https://www.javaview.de/demo/PaSurface.html
•
Java инструмент для вычисления исключительных алгебраических кривых и поверхностей
https://www.singsurf.org/singsurf/SingSurf.html
•
Учебное руководство по изоповерхности Майка Уильямса
https://www.econym.demon.co.uk/isotut/
Для следующего примера мы собираемся использовать один из примеров встроенных в приложение; изоповерхность, называемая псевдо-Даплин, выбрана, потому что она выглядит интересно, имеет все характеристики, необходимые для получения хороших печатных результатов на бюджетном 3D принтере.
После выбора подходящего объекта Вы захотите проверить разрешение решетки в нижней части окна: выбор очень разреженной сетки приведет к острым краям и «пиксельному» виду.

169
Вкладка опций рисования K3DSurf
Когда Вы удовлетворены результатом, можете экспортировать файл OBJ на вкладке
«Опции: (Экспорт/Разрешение/Оптимизация)».
Здесь впишите выбранное имя для проекта
(помните, необходимо добавить .obj вручную) и нажмите «Edit OBJ». Получившийся файл затем можно открыть в Netfabb Basic
2
, чтобы обнаружить и устранить ошибки в треугольной сетке, если необходимо, и преобразовать его в STL – обычно используемый различными приложениями 3D печати формат файла. Следующие шаги будут показаны с использованием Cura
3
, приложением
3D печати, разработанным Ultimaker
4
, ему не требуется преобразовывать файл OBJ, так как программа «понимает» этот формат.
K3DSurf вкладка экспорта

170
С
Вашим приложением нарезки Вам следует, во-первых, масштабировать объект до приемлемых размеров печати, так как
K3DSurf не дает возможности выбрать размер готового объекта. Cura позволит
Вам легко сделать это кнопкой
«масштаб», в то время как
Netfabb Basic имеет команду
«scale parts», с которой можно получить такой же результат.
Теперь объект может быть нарезан с учетом правильных параметров для выбранного принтера, и отправлен в 3D принтер (на печать).
Помните, большинство математических изоповерхностей имеют кривую основу и пустые участки и будут нуждаться в подложке и/или опорных конструкциях для пригодных к печати результатов на бюджетном 3D принтере.
Подсвечен выбор масштабирования в Cura
Псевдо-Даплин масштабирован для печати

171
Некоторые математические поверхности отчасти подходят для драгоценностей за их форму и характеристики. Например, в данный образец не требуется добавлять какие-либо кольца чтобы подвесить объект на цепочку, но в других случаях Вы, возможно, захотите поправить .OBJ файл в программе 3D моделирования, чтобы вручную добавить элемент крепления.
После теста с PLA на стандартном 3D принтере Вы можете отправить файл в службу печати, чтобы распечатать его в другом материале, таком как металл или керамика.
Этот пример был распечатан из позолоченной нержавеющей стали при помощи i.materialise
5
Абдеррахман Таха, разработчик K3DSurf, утверждает на веб-сайте, что «Математика может быть такой забавной!» и «изображение стоит 1000 слов».
В то время как оба эти утверждения, конечно верны, я лично считаю, что их можно дополнить утверждениями «Математика может быть такой модной!» и «3D объект стоит 1000 изображений». Математика и искусство путешествуют бок о бок с тех пор, как древние египтяне начали вводить золотое сечение в свои монументы
6
, и сегодня мы видим математические принципы, которые применяются ко всему, включая моду. Дешевый 3D принтер дает нам возможность заполнить разрыв между воображением и созданием, и иметь в своих руках математическую структуру, чтобы учиться, демонстрировать или надевать. Это может использоваться представлением прототипа для следующего шага к профессиональной службе печати или быть высоко оценено само по себе.
Выбранный объект, распечатанный на Ultimaker до и после отделения поддерживающих
конструкций

172
Благодарность
https://metamagics.wordpress.com https://k3dsurf.s4.bizhat.com
Ссылки
1.
https://k3dsurf.sourceforge.net
2.
https://www.netfabb.com/basic.php
3.
https://daid.github.com/Cura/
4.
https://www.ultimaker.com
5.
https://i.materialise.com
6.
https://en.wikipedia.org/wiki/Mathematics_and_art
Переводчики: alex_itz, Woolpit

173
Доступная 3D
печать для
устойчивого
развития

174
3D печать в развивающихся странах:
Извлечение уроков из выставки
Techfortrade 3D4D
Вильям Хойл
Текфотрейд, Великобритания
william.hoyle@techfortrade.org
Техфортрейд, некоммерческая организация Великобритании, основанная в 2011, для обеспечения содействия развитию торговли с помощью перспективных технологий и борьбы с бедностью среди фермеров, рабочих и их сообществ. Расширение возможностей торговли имеет решающее значение для стран с низким доходом и целевой рынок для качественных продуктов и услуг в основании пирамиды огромен. Пока у 2.6 млрд человек на планете годовой доход менее
3$k и еще 1.4 млрд имеют доход между 3$k и 20$ k в год, общий оборот мирового рынка составляет более $25 млрд в год.
Однако есть некоторые существенные барьеры перед торговлей в основе пирамиды, не последним из них является бедная материальная инфраструктура, которая чрезвычайно затрудняет передвижение товаров и услуг.
Главным мотивом Текфотрейд в решении организовать международную встречу в 2012 году была перспектива, что 3D печать может бросить вызов неразвитой инфраструктуре, выявить преобразующие применения для технологии 3D печати, которая могла бы изменить жизни некоторых из беднейших людей в мире.
Решение о проведении созыва было принято под влиянием того факта, что в развивающихся рынках быстро формируется необходимая для реализации 3D печати технологическая экосистема. В нее входят уровень мобильного проникновения, доступ к
Интернету с мобильных приложений или смартфонов и быстро падающая стоимость общедоступного оборудования 3D печати и дешевого мобильного сканирующего оборудования.

175
С призом в $100k на реализацию выигрышного проекта 1-ого мая 2012 была запущена
Выставка 3D для развития (3D4D),. Цели выставки были следующими:

повысить осведомленность о возможностях 3D печати в развивающихся странах, путем подготовки ряда международных семинаров.

дать участникам простой механизм для его применения где угодно в мире.

краткий список лучших идей и назначение наставников для помощи финалистам в разработке их предложений.

собрать финалистов вместе в Лондоне, чтобы представить их идеи независимой группе экспертов для выбора победителя.
К 6 августа 2012, дате окончания приема, Текфотрейд получил более 70 заявок. Из длинного списка были выбраны семь финалистов. Это были:

Борис Коган (Израиль) – маломерная, простая в производстве 3D распечатанная автоматизированная теплица для увеличения производства пищевых продуктов

Washington Open Object Fabricators – WOOF (США) – позволяет повторно перерабатывать пластиковые отходы и производить на крупногабаритных 3D принтерах продукцию, востребованную в повседневной санитарии
(компостируемые уборные)

Проект EN3D (Канада) – 3D распечатанное средство слежения за солнцем для увеличения эффективности устойчивого производства энергии

Fripp Design & Research (Великобритания) – 3D печать протеза мягких тканей (носы, уши) для пациентов с врожденными дефектами и травмированных

Just 3D Print (Индия) – переработка ненужных материалов в экономичное и экологически рациональное сырье для труженников 3D печати

Рой Омбэтти (Кения) – 3D распечатанная специальная обувь для пациентов, страдающих от инвазии мухи Джига

176

Colalight (Великобритания) – группа собрала солнечную лампу, основанную на бутылке от колы, с деталями, сделанными на 3D принтере
В качестве победителя судьи выбрали проект WOOF. Проект WOOF создаст новые рабочие места, позволяя использовать ненужную пластмассу, как материал для создания продукта.
Команда проекта сотрудничает с организацией «Вода для человечества» (WFH) и их начальные продукты будут посвящены местным проблемам с водой и улучшению санитарных условий в Оахаке, Мексика.
Подготовка выставки 3D4D обеспечила возможность узнать о текущей картине людей и организаций, работающих над идеями связанными с использованием 3D печати на развивающихся площадках.
Очевидно, что есть возрастающая группа ученых, предпринимателей и любителей 3D печати, работающих над рядом идей: от создания библиотек полезных 3D печатных продуктов, которые можно использовать в развивающихся странах, до проектов разработки транспорта на солнечных батареях для 3D принтеров. Вероятно, слишком рано, чтобы описать эту группу как сообщество, несмотря на то, что Выставка до некоторой степени объединила людей под символом «3D для развития (3D4D)».
Было также очевидно, что в мастерских требуются некоторые навыки для использования преимуществ технологии, имеющихся в больших запасах. Растущее сообщество «мастер», возникающее во многих развивающихся странах, основывается на традиции «справлюсь и починю», как наборе навыков, утерянных в большом количестве развитых стран. Также стоит упомянуть тот факт, что всё более и более молодые разработчики и студенты-инженеры компетентны в использовании программ CAD и быстро схватывают понятие 3D производства.
Фактически, видео
1
о работе энтузиастов около Йоханнесбурга, сделанное дома, где у нас есть одна из наших мастерских, показывает, что даже школьники быстро схватывают эту концепцию!

177
Также ясно, что даже в развивающихся странах молодые предприниматели ухватили идею использования 3D печати в качестве дешевого способа создания прототипов продукта и мелкосерийных изделий. Это важно, потому что даже с достижениями в технологии инъекционного литья, формы могут стоить минимум $5к; цена, которая недоступна для мелких предпринимателей в странах с низким доходом.
После Финала, мы поддерживали связь со всеми нашими финалистами, и большинство из них добились большого прогресса в своих проектах, не смотря на то, что не выиграли приз.
Выставка предложила эффективную основу для демонстрации проектов, и в результате многие финалисты позднее получили предложения о сотрудничестве
Наш проект-победитель предлагает возможность протестировать проект производственного бизнеса для малых групп, которая включает вторичную переработку пластика и совершенствование локальных 3D производственных навыков в производстве ассортимента необходимых деталей и продукции для местных рынков. Он также использует общедоступные разработки для крупногабаритного печатного оборудования и оборудование для измельчения и экструдирования пластмассовых отходов.
Не смотря на то, что проект может стать основой для репликации и масштабирования инициатив, таких как WOOF'S и проекта Just 3D Printing, который имеет такие же цели, есть ряд задач, которые необходимо решить, прежде чем этот проект сможет иметь реальный коммерческий потенциал.
К этим задачам относятся:

Разработка технологии производства материалов, для расширения ассортимента пластиков, подходящих для вторичной переработки и изготовления высококачественной нити простым и недорогим способом.

Разработка технологии производства пигмента, чтобы стало возможным простое и дешевое изготовление маленьких партий цветной нити .

Обращение к первым двум задачам может позволить развивающимся странам поставлять нить на коммерческой основе, таким образом, рынок для 3D печатной нити быстро расширится за следующие несколько лет.

Юридические проблемы, связанные с интеллектуальной собственностью, которые можно предотвратить, например, открыв доступ к файлам CAD для запасных частей.

178

Лучшее понимание экономики мелкосерийного производства на основе 3D печати, по сравнению с более традиционным производством и распространением в развивающихся рынках.
Особенно нас интересует в развивающихся странах производство коммерческой сортовой нити из переработанной пластмассы, собранной и отсортированной на свалках. Мы не знаем ни одной организации, преследующей концепцию понятия «этичной нити». Джошуа Пирс, доцент кафедры материаловедения и машиностроения и кафедры электротехники и вычислительных устройств Мичиганского Технологического университета написал недавно в блоге Текфотрейд
2
:
«Один из наших главных проектов – создание открытого проекта RecycleBot, который
может превратить ненужный пластик в 3D нить. У него есть возможность упростить
сбор мусора в развивающихся странах для переработки пластика в ценные изделия для
продажи или просто для обеспечения своих собственных потребностей. Использование
устойчивого источника энергии и переработанной нити не только дают возможность
помочь неимущим людям, но также и улучшают экологическую эффективность 3D
печати».
В Текфодтрейд мы планируем новые инициативы, которые, мы надеемся, будут поощрять дальнейшие разработки, чтобы решить некоторые из этих проблем и мы постоянно в поисках совместного сотрудничества, которое поможет нам достичь наших целей.
Ссылки
1.
https://www.house4hack.co.za/makerdroid
2.
https://www.3d4dchallenge.org/designing-the-future/
Переводчики: alex_itz, Woolpit

179
Отпечатанные в 3D анатомические копии
Паоло Росси, Карло Кампана
Международная кооперация стоматологов, негосударственная организация
Европейский центр международного обучения гигиене полости рта, Турин, Италия
paolorossi64@hotmail.com
Radiologia Trevenezie, Монфальконе, Бассано-дель-Граппа
3dprinterpooling, Италия
info@radiologiatrevenezie.it

перейти в каталог файлов