Kurs projektowania 3D w 360. Bryły walcowe

Kurs projektowania 3D w 360. Bryły walcowe
W pierwszej odsłonie kursu programowania 3D w programie Autodesk Fusion 360 zapoznaliśmy się z opcjami, pozwalającymi tworzyć najprostsze bryły. Przetrenowaliśmy sposoby dodawania do nich kolejnych elementów oraz wykonywania otworów. W drugiej części kursu rozszerzymy nabyte umiejętności o kreowanie brył obrotowych. Wykorzystując tę wiedzę, stworzymy przydatne łączniki - np. do często wykorzystywanych w warsztatowych projektach plastikowych rurek (1).

1. Przykłady standardowych łączników instalacji wodnych.

Plastikowe rurki często wykorzystywane są w przydomowych warsztatach ze względu na powszechną dostępność i przystępną cenę. Na całym świecie powstają różne konstrukcje budowane z rurek o najróżniejszych średnicach - od słomek do napojów, przez rurki instalacji wodnych i elektrycznych, aż po kanalizacyjne. Nawet z dostępnych w marketach budowlanych łączników i kolanek instalacji wodnych można wiele zrobić (2, 3).

2. Kilka wzorów łączników produkowanych dla majsterkowiczów.
3. Można z nich wykonać naprawdę niezwykłe konstrukcje!

Możliwości są naprawdę ogromne, a dostęp do specjalnego rodzaju łączników jeszcze je zwielokrotnia. W krajach anglosaskich na rynku znajdziemy złączki przeznaczone specjalnie dla majsterkowiczów - ale kupowanie ich za granicą poważnie podważa sens ekonomiczny całego przedsięwzięcia… Nic to! Przecież można w łatwy sposób zaprojektować i wydrukować we własnym domu nawet takie złączki, których i w Ameryce nie da się kupić! Już po najnowszej lekcji naszego kursu nie powinno to stanowić żadnego problemu.

4. W warsztatowej praktyce będą to zapewne bardziej praktyczne wzory.

Na początek coś prostego - łącznik zwany mufką

To zdecydowanie najprostszy z łączników. Podobnie jak w poprzedniej lekcji - polecam rozpocząć od stworzenia szkicu na jednej z płaszczyzn, rysując okrąg o środku w środku układu współrzędnych. Średnica jego końcówek powinna mieć wymiar średnicy wewnętrznej rur, które planujemy łączyć (w opisywanym przypadku będą to rurki elektryczne o średnicy 26,60 mm - cieńsze więc, tańsze niż wodne, ale wyjątkowo ubogie w odpowiednie dla majsterkowiczów łączniki).

5-6. Zastąpienie nawet podstawowych systemowych łączników własnymi - wewnętrznymi - pozwoli na wykonanie bardziej estetycznych połączeń, umożliwi lepszy montaż ewentualnych obudów czy okładzin - a do tego będzie też znacznie tańsze!
Używając znanej już z poprzedniej lekcji opcji Extrude, należy wyciągnąć okrąg w górę. W okienku pomocniczym Extrude odnajdujemy opcję Direction i zmieniamy jego ustawienie na Symmetric. Zmiany tej trzeba dokonać przed zatwierdzeniem operacji wyciągnięcia bryły. Dzięki temu projektowany łącznik będzie miał swój środek na płaszczyźnie szkicu (7). Przyda się to już w następnym kroku.
7. Rozpoczynamy walcem!
Na tej samej płaszczyźnie co poprzedni rysunek tworzymy teraz drugi szkic. Pierwszy szkic zostanie automatycznie ukryty - jego wyświetlanie ponownie możemy włączyć, odnajdując zakładkę Sketches w drzewku po lewej stronie. Po rozwinięciu pokaże się lista wszystkich szkiców w projekcie - klikamy na żaróweczkę obok nazwy szkicu i wybrany szkic staje się ponownie widoczny.
 
Kolejny okrąg również niech ma środek w środku układu współrzędnych. Tym razem jego średnica wyniesie 28,10 mm (odpowiada to zewnętrznej średnicy rur). W okienku pomocniczym należy zmienić tryb tworzenia bryły z wycinania na dodawanie (funkcja Join - ostatni parametr w okienku). Powtarzamy operację tak, jak z poprzednim okręgiem - tyle że tym razem wartość wyciągnięcia nie musi być duża (wystarczy kilka milimetrów).
8. Prosta operacja - znana już z poprzedniej odsłony kursu.
9. Gotowa i wyrenderowana mufka.
Łącznik byłby w zasadzie gotowy, ale warto jeszcze zmniejszyć ilość potrzebnego do jego wydrukowania plastiku - to zdecydowanie bardziej ekonomicznie i ekologiczne! Wydrążmy zatem środek łącznika - mufce wystarczy ścianka rzędu kilku mm. Można dokonać tego w identyczny sposób, jak w przypadku otworu breloczka z poprzedniej części kursu.
 
Rozpoczynając szkic okręgu, na jednym z końców łącznika rysujemy okrąg i wycinamy go przez cały model. Od razu lepiej (9)! Przy projektowaniu modeli do druku warto też wziąć pod uwagę dokładność drukarki i uwzględnić ją w wymiarach projektu. To jednak zależy od używanego sprzętu, więc nie ma jednej zasady, która zadziała w każdym przypadku.

Czas na coś bardziej złożonego - kolanko 90o

Projektowanie tego elementu rozpoczniemy od szkicu na dowolnej płaszczyźnie. W tym wypadku także warto rozpocząć w środku układu współrzędnych. Rozpoczniemy, rysując dwie równe, prostopadłe do siebie linie. Pomoże w tym siatka w tle arkusza, do której "przykleją się" rysowane linie.

10. Tworzymy ścieżkę dla kolanka.

Każdorazowe pilnowanie, aby linie były równe, może być uciążliwe - zwłaszcza jeśli będzie ich więcej. Z pomocą przychodzi tu okno pomocnicze, przyklejone do prawej strony ekranu (domyślnie może być zwinięte). Po jego rozwinięciu (przy pomocy dwóch strzałek widocznych nad napisem) ukazują się dwie listy: Options oraz Constraints.

11. Dodajemy klasyczny profil.

Zaznaczając obie narysowane linie, odszukujemy na drugiej liście opcji Equal. Po kliknięciu można ustawić zależność pomiędzy długościami linii. Na rysunku w pobliżu linii pojawi się znak „=”. Pozostaje zaokrąglić szkic tak, aby przypominał kolanko. Użyjemy opcji Fillet z rozwijalnej listy zakładki SKETCH. Po wybraniu tej opcji klikamy punkt łączenia narysowanych linii, wprowadzamy wartość promienia i zatwierdzamy wybór, klikając Enter. W ten sposób powstała tzw. ścieżka.

12. Przycinamy tak, aby łącznik mieścił się do wnętrza rurki.

Potrzebny teraz będzie profil kolanka. Zamykamy obecny szkic, klikając opcję z ostatniej zakładki (STOP SKETCH). Ponownie tworzymy nowy szkic - wybór płaszczyzny jest tu kluczowy. Powinna to być płaszczyzna prostopadła do tej, na której znajdował się poprzedni szkic. Rysujemy okrąg (średnica 28,10 mm), podobnie jak poprzednie (ze środkiem w środku układu współrzędnych), i zarazem na początku wcześniej narysowanej ścieżki. Po narysowaniu okręgu zamykamy szkic.

13. Takie kolanko w zasadzie już mogłoby połączyć rurki - tylko po co aż tyle plastiku?

Wybierzmy opcję Sweep z rozwijalnej listy zakładki CREATE. Otwiera się okienko pomocnicze, w którym musimy wskazać profil oraz ścieżkę. W przypadku zniknięcia szkiców z pola roboczego możemy je wybrać z drzewka po lewej stronie z zakładki Sketches.

W okienku pomocniczym podświetla się opcja Select przy napisie Profile - wybieramy więc profil, czyli drugi szkic. Następnie klikamy przycisk Select poniżej i wybieramy ścieżkę, czyli pierwszy szkic. Zatwierdzenie operacji tworzy kolanko. Średnica profilu może być oczywiście dowolna - w przypadku kolanka tworzonego na potrzeby tego artykułu ma wymiar 28,10 mm (to średnica zewnętrzna rurki).

14. Drążymy temat - bo i o ekologii, i o ekonomii warto pamiętać!

Chcemy, aby łącznik wchodził do wnętrza rurki (12), więc musi mieć średnicę taką samą jak średnica wewnętrzna rurki (w tym wypadku to 26,60 mm). Efekt ten uzyskamy, przycinając odnogi kolanka. Na końcach kolanka rysujemy okrąg o średnicy 26,60 mm, oraz drugi okrąg - już o średnicy większej niż średnica zewnętrzna rurek. Tworzymy wzór, którym przytniemy łącznik na odpowiednią średnicę, pozostawiając zagięty fragment kolanka o średnicy zewnętrznej rurki.

Zabieg ten powtarzamy na drugiej odnodze kolanka. Podobnie jak w przypadku pierwszego łącznika odchudzimy teraz kolanko. Wystarczy użyć opcji Schell z zakładki MODIFY. Po wybraniu tej opcji zaznaczamy końcowe ścianki, które mają być wydrążone i określamy szerokość obrzeża, które ma zostać. Omówiona funkcja usuwa jedną ścianę i tworzy z naszego modelu "wydmuszkę".

Zrobione?

Voila! Kolanko gotowe (15)!

15. Rendering gotowego kolanka.

OK, mamy to! I co dalej?

Bieżąca lekcja, przedstawiając zasady tworzenia prostych brył walcowych, otwiera jednocześnie możliwość realizacji podobnych projektów. "Produkcja" bardziej złożonych łączników jest równie prosta jak tych przedstawionych powyżej (18). Opiera się na zmianie kątów pomiędzy liniami ścieżki lub doklejeniu kolejnego kolanka. Operację wydrążenia środka wykonujemy na samym końcu projektowania. Przykładem są choćby łączniki sześciokątne (lub klucze imbusowe), a otrzymamy to dzięki zmianie kształtu profilu.

16. Dzięki właśnie poznanym funkcjom równie dobrze można stworzyć np. klucz imbusowy…

Modele mamy gotowe i umiemy je już zapisać do pliku o odpowiednik formacie (.stl). Tak zapisany model możemy otworzyć w specjalnym programie, który przygotuje plik do wydruku. Jednym z najpopularniejszych i darmowych programów tego typu jest Ultimaker Cura, dostępny w polskiej wersji językowej.

17. …albo kolejny potrzebny łącznik - procedury są praktycznie takie same!
18. Przykładowy łącznik stworzony dzięki operacjom przedstawionym w bieżącej lekcji.

Po zainstalowaniu poprosi nas o podanie modelu drukarki. Ma bardzo przejrzysty interfejs i nawet osoba po raz pierwszy uruchamiająca program bez problemu poradzi sobie z przygotowaniem modelu do druku. Otwieramy plik z modelem (Plik → Otwórz plik), w prawym okienku zadajemy materiał, z jakiego będziemy drukować, określamy dokładność i ustawiamy dodatkowe opcje poprawiające jakość wydruku - wszystkie stają się dodatkowo opisane po najechaniu na napis.

19. Mała zapowiedź tematu następnej lekcji.

Wiedząc, jak zaprojektować i wydrukować stworzone modele, pozostaje tylko przetestować zdobytą wiedzę. Niewątpliwie przyda się w kolejnych lekcjach - komplet tematów całego kursu prezentujemy w tabeli poniżej.

Plan kursu projektowania 3D w 360

• Lekcja 1: Bryły przeciągane (breloki)
• Lekcja 2: Bryły walcowe (łączniki rurek)
• Lekcja 3: Bryły kuliste (łożyska)
• Lekcja 4: Bryły złożone (elementy konstrukcyjne robotów)
• Lekcja 5: Proste mechanizmy na raz! (przekładnie kątowe).
• Lekcja 6: Prototypy modeli (model dźwigu budowlanego)

 

Zobacz także:

3D w 360 - czyli jak w pełnym zakresie pracować z nowymi technologiami
Praktyczny Kurs Druku 3D
Motoryzacja z drukarki 3D

Bartłomiej Jakobsche