От модели до готового изделия

Создание макетов 3d пазлов из фанеры

Как создаются пазлы из фанеры? Сегодня многие из вас видели на просторах интернета много скульптур созданных при помощи пересекающихся ребер. По нашему скромному мнению, наиболее в этом деле преуспела японская фирма d-torso. Как создаются такие шедевры мы расскажем в этой статье.

Существует несколько способов. Первый и самый простой — это создание чертежей с помощью специального ПО.  Из известных нам программ это Autodesk 123d make: загружаете 3D модель, задаете параметры сечений и на выходе получаете раскладку в векторном формате. Минусы Autodesk 123d make — это сечение только в двух выбранных плоскостях (это есть нормально, так как по другому алгоритм не сможет работать) и проблема с загрузкой многих 3D моделей. Программа еще сырая и последнее обновление было от 2014 года. Есть еще плагин к программе SketchUp, о котором мы расскажем дальше и называется он Slice modeler. Общий минус таких программ это ручная доработка моделей и выкидывание огромного количества ненужных деталей. По времени может занять так же, как и третий способ, о котором дальше.

Autodesk 123D Make
Autodesk 123D Make

Второй способ — это создание векторных рисунков в графическом редакторе с просчетом сечений в разных плоскостях. Для такого способа необходимо иметь хотя бы минимальные навыки художника и хорошее пространственное мышление . Контура можно обрисовывать в том же CorelDraw. Тут же и сечь плоскостями. Кто хорошо учил инженерную графику в вузе сразу словит. Минусов такого способа не видим, имея опыт, такие модели можно делать довольно быстро. Плюс к этому присутствует творческая составляющая. Незначительный минус — это невозможность увидеть 3D модель в изометрии  уже в собранном виде без предварительной порезки.

Разработка 3D пазла
Разработка 3D пазла

Третий способ — это создание пазла с исходной 3D модели «вручную». Этот способ сочетает  в себе преимущества двух предыдущих. Вы можете сами решать в каком месте делить плоскостями модель, на сколько далеко будет заходить контур элемента в модель. Сразу видно общая картина при создании плоскостей. Минусы этого способа — это обязательное наличие 3D модели, как и для первого варианта. Мы расскажем именно об этом способе на примере изготовления головы слона.

Основной процесс изготовления — это работа с программой SketchUp. Тем более есть и бесплатная версия этого продукта (хотя подобным способом можно моделировать почти в любой программе для создания трехмерной графики). Находите 3D модель, которую хотите сделать в виде пазла и загружаете в SketchUp.

Слон 3d модель в SketchUp
Слон 3d модель в SketchUp

Далее создаем плоскость и ..

Слон 3d модель сечение
Слон 3d модель сечение

… копируем с определенным шагом в нужную сторону.

Слон 3d модель сечение
Слон 3d модель сечение

Далее сечем модель в нужных местах и направлениях. Желательно соблюдать постоянный шаг между плоскостями

Следующий этап — это пересечение модели плоскостями. Необходимо такие операции проводить с параллельными  плоскостями или с плоскостями, которые взаимно не пересекаются. Обязательно перед этим создать опорную точку для того, что бы в будущем правильно группировать элементы с разных плоскостей.

Пересечение плоскостей с моделью
Пересечение плоскостей с моделью

Выделяем плоскости и с помощью команды Intersect Faces пересекаем модель в нужном месте.

Применение команды Intersect Faces
Применение команды Intersect Faces

После выполнения команды, которая может занять довольно долго в зависимости от ПК,  можно увидеть контур в месте пересечения плоскости с моделью.

Создание контура будущего элемента пазла
Создание контура будущего элемента пазла

После этого удаляете модель вместе с  плоскостями сечения и у вас должны остаться контуры будущих элементов пазла. Обязательно перед этим скопируйте модель вместе с опорной точкой для последующего сечения другими плоскостями.

Контуры будущих элементов
Контуры будущих элементов

У нас появился набор замкнутых контуров, которые формируют будущие элементы пазла. Для того, что бы сформировались сечения каждый из контуров замыкаем линией.

Некоторые контура после удаления модели и секущих плоскостей могут терять отрезки. В таком случае нужно вручную их замыкать. Все это конечно же зависит от исходной модели.

Разрывы в контуре сечения
Разрывы в контуре сечения

Осталось поудалять мелкий «мусор» и конечная картина будет выглядеть …

Готовые сечения будущих элементов пазла
Готовые сечения будущих элементов пазла

Следующий этап аналогичный предыдущему. Только сечем модель по другой оси. Если первая ось условно была X, то сейчас берем Y.

Сечение модели по оси Y
Сечение модели по оси Y

Последующие операции повторяются.

Сечения по оси Y
Сечения по оси Y

Не забываем о точке привязки. На нижнем фото видно наложение сечений из разных плоскостей при использовании точки привязки.

Состыковка сечений
Состыковка сечений

Обрежем нашу будущую модель и удалим лишние элементы.

Как видим нижние сечения хобота висят в воздухе. Сделаем сечение между двумя предыдущими и «свяжем» элементы хобота в цельную конструкцию.

Связка элементов дополнительным сечением
Связка элементов дополнительным сечением

Осталось добавить сечения по оси Z. Весь процесс вам знаком.

В последствии выяснилось, что  по оси Z  достаточно будет двух сечений и средние были выкинуты. Добавили бивни и в масштабе в Corel нарисовали уши. С Corel вектора импортировали в SketchUp и состыковали с нашими элементами.

Далее с помощью команды Push/Pull  придаем объемности сечениям. Тянем на толщину будущего материала. Если вырезать планируете из 4мм фанеры, то и соответственно на это значение и тянете. Советуем сразу всю модель делать в реальном масштабе для представления общей картины в будущем.

Создание объемных элементов
Создание объемных элементов

Итоговая 3Д модель

3D пазл голова слона
3D пазл голова слона

Создание пазов для состыковки элементов пазла делается вручную и это довольно долгий  и монотонный по сравнению с предыдущим процесс. Кто знаком со SketchUp, тот сделает это без проблем. Покажем эту операцию на примере двух деталей хобота.  Важный момент:  в процессе создания элементов, еще на стадии создания сечений, обязательно группируйте каждый элемент отдельно.

Создание пересечения элементов пазла
Создание пересечения элементов пазла

Выбираем один из элементов и заходим в режим редактирования.  Рисуем контур пересечения наших элементов.

Для удобства с помощью команды Hide скрываем пока «ненужный» элемент и замыкаем контур паза.

Замыкание контура паза
Замыкание контура паза

С помощью команды  Push/Pull выдавливаем паз в элементе.

Выдавливание паза
Выдавливание паза
Конечный вид паза
Конечный вид паза

Аналогичную операцию проводим с другим элементом пазла.

Состыковка элементов
Состыковка элементов

Создание пазов можно делать и быстрее с помощью той же команды Intersect Faces, но все-равно придется дорабатывать в ручную. Далее проводим аналогичные операции с остальными деталями пазла. И в конечном итоге раскладываем все элементы на одну плоскость для последующего экспорта в CorelDraw.

Детали пазла перед экспортом
Детали пазла перед экспортом

Сразу уточним, что экспорт 2D графики из SketchUp еще плохо реализован и некоторые файлы можно экспортировать только с помощью установленных плагинов. Наиболее подходящий формат файла для экспорта это dxf. Можно пробовать и dwg и eps. В общем любой формат для достижения цели подойдет. При экспорте сечений обязательно убедитесь, что они лежат в одной плоскости и у вас выбран соответствующий режим камеры (обзора). Камера(обзор) должна смотреть строго перпендикулярно к элементам. В противном случае будут экспортироваться лишние кривые.

Вектора в CorelDraw
Вектора в CorelDraw

Собственно на этом этапе и завершается создание модели для векторной порезки 3D пазла. Далее непосредственно изготовление пазла на любом раскроечном станке ЧПУ или вручную по лекалам. Еще мы обещали рассказать о плагине к SketchUp  «Slice modeler». Этот плагин позволяет проделывать вышеописанную работу автоматически, но как и в любом процессе автоматизации есть свои недостатки. Slice modeler прекрасно работает с простыми объемными фигурами, а также с несложными 3D моделями. Со всеми моделями, которые мы импортировали в SketchUp он работал кривовато.

Запуск плагина Slice Modeler
Запуск плагина Slice Modeler

При запуске плагина выкидывает окно, в котором выбираем шаг сечения, направление по оси, толщину конечного элемента, цвет и слой. Для примера мы выберем ось Х. Плагин дает информацию о количестве сечений и производит собственно сам процесс.

Информация по сечению
Информация по сечению

После некоторого времени выдает готовые сечения модели и запрашивает информацию о другой оси. Для примера выбрана ось Z.

Результат сечения
Результат сечения
Результат сечения по двум осям
Результат сечения по двум осям

Результат работы плагина с данной моделью не очень хороший, так как много сечений нужно править и доводить до ума. При нормальной работе Slice modeler в конце процесса раскидывает элементы пазла в одной плоскости, при чем делает еще и нумерацию каждой детали.  Этот плагин сечет в двух плоскостях,  сечения в третей плоскости надо доделывать в ручную или же делать хитрым способом — попарно производить процесс в двух плоскостях, а потом их накладывать (например XY и XZ). Итог таков: Slice modeler можно использовать с простыми 3D моделями  или с моделями, сделанными на высоком уровне (пример тут). По времени этот процесс может занять даже больше, чем «раскрой» вручную.

Теперь переходим непосредственно к процессу изготовления наших деталей. Мы будем кроить элементы пазла на вот этом красавце.

Лазерный станок A3+SPLIT
Лазерный станок A3+SPLIT

Лазерный гравер  A3+SPLIT в настольном исполнении. Это уже второе поколение A3+SPLIT. Размер рабочего поля 300х450, реальная скорость гравировки 550 мм/с. Резка 4мм фанеры на скорости 12-15 мм/с. После мучения с К-40 гравером работа на этом станке одно удовольствие. Сделан у нас в Украине, комплектующие у ребят всегда в наличии и поддержка на высоком уровне.  К стати есть комплектация с «пиновым» столом. Кто работал с фанерой в больших количествах, тот знает все «прелести» отмывания ребер ножевого стола от копоти.

A3+SPLIT перед запуском в работу
A3+SPLIT перед запуском в работу

Собственно процесс работы сводится к установке фанеры на рабочий стол  и запуска программы для резки контуров, которая тесно интегрируется с CorelDraw.

Раскрой деталей
Раскрой деталей
Раскрой деталей
Раскрой деталей
Готовые детали
Готовые детали

Всего на всю модель ушло пять листов размерами 300 х 500 мм. Это даже с учетом основания щита, который дорисовали уже в CorelDraw. Обязательно проверяем толщину фанеры перед резкой и подгоняем реальные чертежи с учетом толщины реза лазера в 0,1 мм.

Детали перед сборкой
Детали перед сборкой

Размеры готовой модели составили 50х50х40 см.

Сборка 3Д пазла
Сборка 3Д пазла
Сборка 3D пазла
Сборка 3D пазла

И, наконец, готовый результат.

Готовый 3D пазл
Готовый 3D пазл

Всего по времени данная работа заняла один полноценный рабочий день. Конечно для начинающих это время может немного быть большим, но с опытом придет и автоматизация процесса. Хотим подчеркнуть, что данный способ изготовления подобных изделий не есть единственным и если есть желание и время, то дерзайте.

От модели до готового изделия
От модели до готового изделия

Ни одно животное не пострадало во время изготовления 3D пазла.

Ну, а для тех, кто не поленился дочитать статью до конца бонус:

The elephant-head

4 thoughts on “Создание макетов 3d пазлов из фанеры”

    1. Добрый день, Богдан, могли бы вы поделиться готовыми макетами животных? Был бы очень рад. В моделировании не силен, да и компьютер не позволяет

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *