3DONE软件在3D打印技术教学中的应用

【摘 要】3D打印技术中重要的环节是建模。学习初期，运用简单的三维建模软件，可以快速实现设计的理念，提高学生的学习兴趣和积极性。文章通过3D one三维建模软件的一些特殊命令，使得三维模型变得生动有灵性，为读者提供了有益的参考。

【关键词】3D one；3D打印技术；建模

【中图分类号】G642【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2018）24-0131-02

一、前言

3D打印技术是增材制造技术，打印机能将CAD软件或实体三维反求得到的具有复杂形状的三维模型通过分层软件逐层的叠加，快速、自动、精确制造出原型[1]。这一过程中关键技术是三维模型的创建。

在选择CAD软件时，学生的基础、提高学生的学习兴趣等诸多因素让教师绞尽脑汁。3D打印技术可以使用的三维建模软件有UG NX 、Proe、Solidworks、3DMAX等等，这些软件大部分用在航空航天、汽车行业等领域，其功能强大，操作界面复杂，需要长期的学习才能应用于实践。

各种三维建模软件中，如草图绘制与编辑、实体造型、曲面造型等命令的使用具有共性，可以触类旁通。因此，学习初期使用一些简单的三维建模软件，可以让使用者快速进入角色，提高学习兴趣和积极性，为后期继续学习奠定基础。

二、3D one软件简介

3D one是中望公司开发的，适用于广大青少年的3D打印设计软件。主要基于“搭建积木”的堆砌方式，能在短短几个星期内轻松地绘制自己的三维作品，表达和实现创意设想。

三、3D one 软件特点

1.3D one三维建模软件的设计界面非常简洁、干净。鼠标点击工具栏，可以通过内嵌快速入门讲解“工具提示”键为每个功能命令都提供详细文字、视频解说。有疑问可以随时查看、自助解决，最大程度降低学习难度。见图1

2.工作区网格的设定可以让使用者通过肉眼直接放置模型，操作性、直观性很强。见图1

3.3D one三维建模软件与3D打印机切片软件能够很好的融合。用户在3Done 软件完成三维模型设计后，可以直接通过3Done的内置“3D打印”按键，直接调用已安装好的切片软件并以.STL格式自动导入。大大简化了中间导入、导出的过程。见图1。

4. 3D one三维建模软件特殊的功能命令。

3D one特殊功能的使用，可以美化模型的外观。给设计者意想不到的惊喜。投影、浮雕等特殊功能让生活中看似复杂的模型得以实现，瞬间设计者变成“神笔马良”。

（1）DE移动：以坐标方式延伸面、旋转面。见图2

DE移动功能凭视觉就可以移动或旋转模型的任意平面，非常灵活、方便，顺利完成建模。解决了学生设计初期模型工艺性差，装配性模糊的缺陷。

（2）浮雕：

二维码是用黑白相间的特定几何图形，按一定规律在平面分布，以记录数据符号信息的，用于商业活动、网络链接、信息读取。而打印出来的三维模型凸凹有致、黑白分明才能被识别。建模时二维码特定的几何图形较复杂，如果采用草图命令绘制再拉伸将十分繁琐，甚至导致建模失败。3D one 软件浮雕命令可以很便捷的实现其功能。

建模步骤：

步骤一：选择“基本实体”/“六面体”命令，创建80×80×6的六面体；

步骤二：“特殊功能”/“浮雕” 命令，“文件名”选择后缀为.JPG格式的二维码图片， “面”选择上平面，“最大偏移”-1，分辨率0.03，勾选“嵌入图像文件”，渲染模型黑色见图3。

步骤三：选择“基本实体”/“六面体”命令，创建80×80×6.2的长方体与图3长方体重合于一点，渲染模型白色。

步骤四：步骤二、三实体分别导入切片软件，使二者重叠进行模型切片设置与打印。

（实训室使用的是MakerBot Replicator 2X双喷头3D打印机，打印时右喷头放置白色丝材，左喷头放置黑色丝材。当双色叠交时，系统默认右喷头打印。打印参数设置由于二维码图形复杂、局部特征细小，为了保证模型的质量，Outline外层的打印速度减慢为20mm/s，防止翘边平台温度130°，其余按系统默认值）

打印结果见图4，手机通过扫描二维码实体可以直接链接相关的网页。

（3）投影曲线：

该功能将曲线或草图投影在面上进行编辑。用于模型外观的美化修饰。许多时候，模型的外观设计很吸引人的眼球。我们看见一些漂亮的图形，凭手涂画，受限于美术功底，而且鼠标的操作远远没有画笔流畅。

一张图片，如何把它放置在实体表面上呢？

建模步骤：

步骤一：选择“基本实体”/球体，建一个SR40mm球体。

步骤二：球体上面建基准面，见图5。

步骤三：点击基准面进入草图界面，然后“导入”图片，图片文件类型选择Image Files，图形自动转化为轮廓曲线，缩放、调整轮廓曲线在球上合适的位置见图6.

步骤四：修改编辑图片产生的轮廓曲线；

导入的图片产生了许多线条，错乱不规则的分布。修改编辑曲线的目的是为了得到图形外轮廓封闭曲线。这样才能生成具有图片形状的实体，否则是片状的。曲线的修改编辑在保留外轮廓线的前提下，其余线条使用删除、绘制或延伸、修剪命令进行修改。

步骤五：隐藏或删除基准面，应用投影曲线命令将封闭的龙的轮廓曲线投影到球面，见图7

步骤六：选择镶嵌曲线命令，可以将投影到球面上龙的封闭曲线进行内嵌（或凸起）编辑。见图8。

通过以上两个实例，3D one三维建模软件在学生建模设计的构想过程中，有很大的自由空间，可以“天马行空”的发挥创意。

四、总结

近一个月的亲身教学实践，效果主要体现为以下几个方面：

1.学生的积极性提高，学生在教学过程中整体学习面貌有了改善，由原来在教室发呆、玩手机到现在的争相讨论建模的思路、分享好的方法，比学赶帮，课堂氛围良好。

2.3Done三维建模软件界面友好，操作简单，有利于提高学生设计能力和创新能力。加之引进简单、高效的新型变现设备—3D打印机，能快速的把设计的理念转化为现实，三维模型看得见、摸得着，学生成就感强，可以大大激发他们的创作源泉。通过实物还可以发现模型问题从而改进优化。

3.老师上课的能效感增强，專业课程变得生动有趣。3D打印作品通过演示和展览，学生在方案展示与交流的过程中自评与互评，实现学生在设计过程中的深度参与，从而改善教学效果。

学生的学习面貌有全新的提高，参与性、积极性大大提高。既达到教学目标又让学生们的知识与技能得到了全面提高。

参考文献

[1]宋宇红.浅谈快速成型技术[J].城市建设理论研究，2013.（24）.

作者简介：袁梅（1972-），女，四川省乐至县人，讲师，硕士研究生。研究方向：机械加工、三维打印技术。