3D Sculpting voor 3D Printing

REINOUT HOLTRUPs1106678

Vrije Opdracht 2014

Begeleider: MSC R.G.J. DAMGRAVE (ROY)Tweede Examinator: DR.IR. T.H.J. VANEKER (TOM)

3

Reinout Holtrup

3D Sculpting voor 3D Printing

september 2014

4

Samenvatting3D printing is sterk in ontwikkeling. Sommige mensen spreken over de 3e Industriële revolutie, waarmee we de maakindustrie terug gaan halen naar Europa en de VS. Aan de ene kant is er een grote groep particulieren hun eigen DIY producten op de markt te brengt, de ‘Maker Movement’ genaamd en aan de andere kant is er de grote industrie die gebruik maakt van 3D printing op industriële schaal. Voor industrieel ontwerpers heeft 3D printing een aantal doelen. 3D printing kan ge-bruikt worden in het ontwerpproces om snel ideeën te genereren en communiceren. Serieproducten kunnen voorzien van geometrieën die eerder onmogelijk te realiseren waren.

Omdat 3D printing veel gebruikt wordt in het begin van een ontwerptraject en omdat So-lidworks niet echt geschikt is om te itereren met vormen, is er gebruik gemaakt van het programma ZBrush. ZBrush heeft een aantal voor- en nadelen ten opzichte van andere 3D pakketten.

Binnen het project zijn ook daadwerkelijk 3D prints gemaakt. De workflow van idee tot print wordt in dit verslag besproken.

3D printen bestaat grofweg in vier verschillende varianten. FDM, SLA, SLS en Inkjet. Alle printingtechnieken hebben hun eigen mogelijkheden. Voordat een ontwerp gemaakt werd, is er gekeken naar de mogelijkheden van deze technieken. Vervolgens is uitgezocht of er ook toegang is tot het gebruik. Voor mij zijn dit de printers van de UT, Fablab En-schede, 3DHubs en Shapeways.

Er wordt in dit verslag ook een korte uitleg gegeven over hoe ontworpen kan worden met ZBrush en vervolgens wordt beschreven hoe het model gemodelleerd is.

Hierna wordt de printer gekozen en het model voorzien van de details zodat deze op de gekozen printer gemaakt kan worden. Het model is uiteindelijk twee keer geprint. 1 keer FDM en 1 keer Inkjet.

De resultaten van de prints waren behoorlijk goed, hoewel de voetjes en een stukje van het achterspatbord van het FDM model waren afgebroken. De voetjes waren echter wel makkelijk aan te lijmen.

5

VoorwoordDit is het verslag dat gemaakt is bij mijn vrije opdracht. Vanuit een andere opdracht over het maken van een animatievideo met Autodesk Maya, ben ik erg geïnteresseerd geraak in het maken van Computer Graphics. Na het succesvol hebben afgerond van deze op-dracht met een 9 heb ik mij steeds een beetje verder verdiept in de wereld van CG. Com-puter Graphics worden lang niet alleen maar met Autodesk Maya gemaakt, maar ook een groot aantal andere pakketten. Tijdens de opleiding heb ik mij altijd een beetje geërgerd aan de beperkte vrijheid om ideeën in 3D te generen met Solidworks. In veel projecten zie je dat studenten hun gedachten laten bepalen door de mogelijkheden van hun vaar-digheden met Solidworks, in plaats van andersom. Binnen de CG wereld gebeurd wel het omgekeerde. Mensen gebruiken wel degelijk 3D software voor het genereren van 3D concepten. 9 van de 10 keer doen ze dit met het programma ZBrush. Omdat ik mijn 3D vormgevingsvaardigheden wilde versterken, een nieuw programma wilde leren en ken-nis wilde maken met 3D printing ben ik begonnen aan deze opdracht.

Ik heb het project afgesloten met 2 mooie 3D prints. Ik ben nog in afwachting van een derde. Het heeft iets bijzonders, je gedachten in een computer invoeren en deze de volgende dag kunnen voelen en de mogelijkheid hebben om deze eindeloos te kunnen reproduceren. Voor mij was deze vrije opdracht een erg leerzame ervaring. Kennisma-ken met ZBrush was een beetje als verdwalen in de jungle omdat het programma niet de meest logische user- interface heeft en omdat er erg veel jargon gebruikt wordt. Omdat het voor mij een groot gedwaal was is dit verslag een vrij gedetailleerd beschrijving ge-worden van het hele pad van idee tot model op het bureau. Andere IO’ers zouden er goed gebruik van kunnen maken als ze graag willen leren over ZBrush en 3D printing.

6

InhoudsopgaveVoorwoord 5

Inleiding 8

Doelen van 3D printing voor ontwerpers 10

ZBrush als ontwerptool. 12SolidworksRhinoMayaZBrush

De Workflow die doorlopen wordt in deze opdracht 16

3D printing technieken 17FDM (draadprinten)SLS (sintering, het versmelten van poeder/granulaat)SLA (Sintering van vloeistof met lasers)InkJet

3D printing faciliteiten 20Universiteit TwenteShapewaysFablab Enschede3D Hubs

Ontwerpeisen bepalen en genereren van een concept 21Het concept.

Modelleren in ZBrush en het uitvoeren van een 3D printbestand 23De interface2,5D en 3D en SymmetrieTools, Subtools en BrushesZSpheres, Polygons tot PolymeshesDetails toevoegen met Brushes.Geometry, Subdivison level, DynameshDecimation master & 3D print exporter.

Het ontwerpen van de motorfiets 26

Het kiezen van de printer. 26SLAFDMSLSInkjetKeuze:

Het printready maken van het model 28

Het printen van het model. 29Printen op de Objet 30Supportmateriaal verwijderen

Evaluatie van het model 30De Inkjet Print op de Objet 30De FDM print op de Dimension SST 1200

7

Shapeways SLS print

Evaluatie van de workflow 32

Conclusie 32

Aanbevelingen 33Algemene aanbevelingenAanbevelingen over ontwerprichtlijnen

8

Inleiding

Deze vrije opdracht is gedaan om verdieping te zoeken en ervaring op te doen met 3D printing en Digital sculpting met het computerprogamma Zbrush. 3D printing is sterk in ontwikkeling en heeft rechtstreeks te maken met productontwik-keling. 3D printen bereikt een steeds groter wordend publiek door het groeiende aantal (online) printing diensten, communities en printers die geschikt zijn voor thuisgebruik. Steeds meer (semi) professionele computerprogramma’s worden uitgerust met tools voor 3D printing, zoals Adobe Photoshop CC, ZBrush 4R6, Google SketchUp, Blender en Rhino.

Dat 3D printing niet alleen in ontwikkeling is, maar ook de wereld gaat veranderen blijkt uit het steeds groter wordend aantal banen dat gerelateerd is aan 3D printing. (The Economist, 2012) Futorologen waaronder Thomas Frey, stellen dat 3D printing de maakindustrie vanuit Azië terug kan halen naar Europa en de VS doordat deze niet langer grote aantallen fabrieksarbeiders zal vereisen. Wereldwijd zullen in 2030 twee-miljard laaggeschoolde banen verdwijnen door technologische ontwikkelingen, maar daar komen nieuwe hooggeschoolde banen voor terug. (Intermediar, 2013) De CEO van Autodesk, Carl Bass, noemt deze ontwikkeling zelfs ‘the third industrial revolution’. 3D printing maakt het mogelijk om enkelstuks producten tegen lage kosten te vervaardigen. 3D printing zal zich niet langer beperkt blijven tot rapid prototyping, maar zal uitgroeien tot rapid manufacturing. (3Dprinter.net, 2014) Gepersonaliseerde producten zullen in de toekomst niet langer een meerprijs meer hebben tegenover gestandaardiseerde produc-ten, beweert de ontwerper Bradley Rothenberg op zijn site. Waar 3D printing vier jaar terug nog erg in de kinderschoenen leek te staan, is dit inmid-dels uitgegroeid tot een markt die dus behoorlijk serieus bevonden kan worden. Er zijn eigenlijk twee stromingen ontstaan die bijdragen aan de ontwikkeling van 3D printing. Aan de ene kant staat ‘The maker movement’ die streeft naar het democratiseren van producten. Deze groep bestaat uit particulieren die DIY producten ontwikkelen, maken en op de markt brengen die ondersteund worden vanuit open source communities en crowdfuncing. (Raisinggeeks 2014) Aan de andere kant is er de grote industrie die ge-bruik gaan maken van 3D printing op industriële schaal. ‘the 3d printing manufacturing ecosystem’. (Forbes 2014)

Voornamelijk in de luchtvaart-, automotive-, en medische en defensie industrie en voor het maken van gereedschappen en consumentenproducten zal 3D printing op industrie-le schaal worden toegepast. 3D printing zal niet louter de productietechniek vervangen, maar maakt het ook mogelijk om producten te produceren die niet met oude technieken gerealiseerd konden worden.

3D printing voor manufacturing is inmiddels een economisch gezien levensvatbare productiemethode geworden. Mercedes bracht onlangs een prototype uit van de nieuwe S-klasse waarin een delen van het interieur vervaardigd zijn door middel van 3D prin-ting. Mercedes hoofd-interieurontwerper Jan Kaul zegt dat in het 2018 final-productie-model complexe onderdelen vervaardigd zullen worden middels 3D printing. Hierbij gaat het om lichtgewicht stoelen, ‘one piece’ luchtroosters en andere complexe onderde-

9

len zoals de speaker grills. De onderdelen zijn middels 3D printing stijver, makkelijker en sneller te vervaardigen. (Augmentedrealitytrends, 2014) Het is voor industrieel ontwerpers de moeite waard om kennis te maken met 3D prin-ting vanwege de mogelijkheden op particuliere schaal en ook op industriële schaal. In de bachelor- en masteropleiding ontbreekt de kennisneming met 3D printing in het geheel. Daarom is ervoor gekozen om hier door middel van deze vrije opdracht kennis en erva-ring mee op te doen.

Voor ontwerpproces voor het 3D model is er gekozen om een 3D model te vervaardigen met het computerprogramma ZBrush. ZBrush is een programma dat kan werken met meshes met een extreem hoge resolutie. (3 miljoen polygons +) Omdat 3D printers bijna altijd STL bestanden inladen, wat staat voor ‘Surface tessalation language’, en omdat dit in feite gewoon mesh bestanden zijn, is het erg handig om juist deze bestanden goed te leren bewerken. Indien een uitgevoerd bestand met wat dan ook voor ontwerptool is geconstrueerd namelijk nog niet printready is, kan deze eenvoudig aangepast worden met ZBrush.

Een ander groot voordeel dat ZBrush uitermate geschikt maakt voor 3D printing is dat ZBrush geen feature-based, geparametriseerd systeem is als Solidworks. Voor het ma-ken van een Solidworks model is het vaak vereist om van tevoren het hele ontwerp al uitgedacht te hebben en slechts enkele parameters vrij te houden als ‘driving dimensi-ons’. Solidworks is een CAD pakket dat voornamelijk pas in de detailleringsfase van een ontwerpproces relevant is. Voordat Solidworks gebruikt kan worden, dient de basisgeo-metrie al behoorlijk in 2D vast te staan.

Daarnaast is ZBrush anders dan Solidworks in de zin dat ZBrush een 3D sculpting pro-gramma is. ZBrush bevat een aantal tools om snel een basisgeometrie vast te stellen, die op een schets-achtige wijze uitgedetailleerd kan worden en waarvan ook tijdens het ontwerpproces eenvoudig verschillende iteraties gemaakt kunnen worden. Het biedt een enorm grote ontwerpvrijheid. ZBrush is dus in de concept, en in de detailleringsfase een erg geschikte ontwerptool voor het maken van 3D modellen die geschikt zijn voor 3D printing. Er zijn dus redenenen genoeg om hiermee als industrieel ontwerper in oplei-ding kennis mee te maken.

In de volgende pagina’s zal een complete beschrijving worden gegeven van de workflow, de keuzes en afwegingen die gemaakt moeten worden om van een idee tot een succes-volle 3D print te komen.

10

Doelen van 3D printing voor ontwerpers3D printing is een mogelijkheid die voor en nadelen heeft ten opzichte van conventionele technieken. Waarom zou je 3D printing uberhaupt gebruiken bij het ontwerpen?

CommunicatieEen 3D print is een sterk communicatiemiddel. Bij het ontwikkelen van een 3D product bestaat er geen beter communicatiemiddel dan een fysieke 3D representatie van het 3D product zelf. Zo’n 3D representatie is tastbaar, te bekijken vanuit verschillende hoeken en te beoordelen geometrie en hoe het nieuwe model past binnen een gegeven set (ver-houdingen, proporties, afmetingen, structuur, design) Daarnaast kan een 3D model ook (beperkte mate) beoordeeld worden op functionaliteit (stijfheid en sterkte, bewegings-vrijheden, zwaartepunt, schaduwwerking, aerodynamica) Eventuele fouten in het ont-werp kunnen eenvoudig ontdekt worden doordat je het kunt zien in 3D.

Zo’n communicatiemiddel kan ingezet worden voor communicatie tussen de ontwer-per en de opdrachtgever, maar ook tussen de opdrachtgever en de investeerders. Ook kunnen marketeers al in een vroeg stadium hun oordeel en bevindingen geven op het product dat nog in ontwikkeling is en al in een vroeg stadium hun oordeel geven op het ontwerp. Een fysiek 3D model is hier erg voor geschikt, omdat de diverse partijen geen computervaardigheden en programma’s nodig hebben om het object te bekijken.

Met 3D printing kunnen al in een vroeg stadium eenvoudiger wijs hoge resolutie model-len worden gemaakt waarin ook 3D scandata kan worden geïmplementeerd. Het is niet langer onmogelijk om een Playmobil figuurtje je eigen gezicht te geven binnen een paar muisklikken. Een 3D model kan meerdere keren exact hetzelfde worden vervaardigd, waardoor verschillende mensen vanuit verschillende werelddelen een model gelijktijdig kunnen beoordelen.

Het verkennen van nieuwe ideeën3D printing kan een ontwerper helpen bij het verkennen van nieuwe ideeën. In een 3D omgeving op de computer kunnen elementen worden ingeladen waarbinnen een nieuw ontwerp gemaakt moet worden. Dit kunnen omgevingen zijn, maar ook bestaande producten. 3D bestanden zijn tegenwoordig overal op internet te vinden, dus indien een nieuw ontwerp bepaalde kenmerken van andere producten moet overerven, kunnen deze in feite gewoon 1 op 1 gekopieerd worden. Het ontwikkelen van een telefoonhoesje is tegenwoordig een fluitje van een cent. Het internet staat vol met 1 op 1 3D modellen. Een model van populaire telefoon hoeft alleen maar ingeladen te worden en een simpele projection geeft al de basisgeometrie van het hoesje.Met een paar muisklikken maak je verschillende iteraties en met nog een paar muisklik-ken ligt het ontworpen telefoonhoesje op je bureau.

Naast de mogelijkheid om modellen deels over te nemen uit vorige ontwerpen, geeft 3D printing ook de mogelijkheid om snel verschillende modellen uit te proberen. Van een nieuw ontwerp kunnen eenvoudig verschillende iteraties gemaakt worden, waaruit de beste gekozen kan worden.

Bepaalde ontwerpen zijn niet mogelijk om met conventionele technieken te realiseren.Met 3D printing kunnen producten bestaan uit verschillende onderdelen, die fysiek in

11

elkaar grijpen. Dit wordt ook wel ‘Interlocking of parts’ genoemd. Bekende voorbeelden zijn een maliënkolder die opgebouwd is uit alleen maar dichte ringen, de Magic cube die bestaat uit in elkaar grijpende tandwielen en prints van Theo Jansen’s Strandbeesten.

Ontwerper Bradley Rothenberg gebruikt deze nieuwe mogelijkheid erg veel bij het maken van nieuwe complexe weefstructuren (Cellular textiles) die hij toepast bij het ontwerpen van kleding. Een complexe weefstructuur gemaakt van een 3D geprint rubber geeft een heleboel nieuwe mogelijkheden ten opzichte van de eigenlijk maar twee tech-nieken die nu nog gangbaar zijn voor kleding: haken en weven. De mogelijkheden van 3D geprinte structuren zijn enorm!

Het is met 3D printing mogelijk om ongekend detail te realiseren. Met de huidige prin-tingtechnieken kunnen binnen vrij korte tijd relatief grote modellen geproduceerd worden, met een detailniveau van enkele microns. Ook kunnen er tegenwoordig hele nauwkeurige prints gemaakt worden op nanoschaal.

3D printing maakt het ook mogelijk om hele grote dingen, binnen hele korte tijd en heel goedkoop te realiseren. Professor Behrokh Khoshnevis van de universiteit van Zuid-Ca-lifornië heeft een concept bedacht waarmee binnen 24 uur een huis van beton en puin, voorzien van leidingen voor elektra en water geprint kan worden. Het bedrijf DShape print inmiddels gigantische onderdelen voor gebouwen en gebruikt de slogan: ‘We print rock, we rock!’.

Magic Cube Strandbeest Bradley Rothen-berg’s ‘Cullular Textile’

Nanoscale Printing

Een huis printen in 24 uur

DShape

12

ZBrush als ontwerptool.ZBrush is een programma wat oorspronkelijk gemaakt is voor graphics-doeleinden. Het kent een grote toepassing in de entertainment industrie maar ook wel in de maakindus-trie. Volgens de website van Pixologic, wordt ZBrush gebruikt voor: Film, Gaming, Toy Manufacturing, Dentistry, Science and Medicin en voor Jewelry design & Fashion design. Onder ‘science’ bedoelen ze archeologie, geologie en celbiologie. Voordat er in dit hoofd-stuk uitgelegd wordt waarom ZBrush een geschikte ontwerptool is, worden hieronder eerst een aantal andere softwarepakketten besproken en wordt toegelicht in hoeverre deze geschikt zijn voor 3D printing.

SolidworksBinnen de opleiding industrieel ontwerpen wordt aandacht geschonken aan 3D model-ling, vanuit het programma Solidworks. Solidworks is een parameter (history based) solid modeler. Dit programma is bedoelt voor engineering doeleinden. (simulaties, opti-maliseren van parameters, samenhang tussen onderdelen, doorrekenen van constructie etc.) Met Solidworks is het mogelijk om parameters tussen onderdelen, of binnen een onderdeel zelf uit te wisselen. Indien bijvoorbeeld een zuiger gemodelleerd wordt die een bepaalde diameter heeft, is het mogelijk om de diameter van de cilinder waarin de zuiger zich beweegt hieraan te relateren, zodat deze bij het wijzigen van de diameter automatisch mee schaalt. Onderdelen hebben een logische samenhang ten opzichte van elkaar. Het nadeel van Solidworks is dat onderdelen de neiging hebben om al snel erg complex te worden die naderhand lastig te wijzigen zijn. Het is niet handig om constant rekening te moeten houden met wat het wijzigen van het ene oppervlak voor invloed heeft op de andere oppervlakten, op het moment dat je nog vormen aan het verkennen bent. Solidworks is hierdoor voornamelijk geschikt in de detailleringsfase van een ont-werpproces. Aangezien 3D printing zich aan het begin van een ontwerpproces bevindt is het dus nodig om te kijken naar alternatieven die wel geschikt zijn voor de verkenning van vormen.

RhinoEen alternatief voor Solidworks dat veel gebruikt wordt voor het maken van 3D mo-dellen die geschikt zijn voor 3D printing is Rhino. Rhino is een Nurbs surface modeler. Vectoren kunnen on the fly bewerkt worden met zogenaamde control points. Dit stelt ontwerpers in staat om oppervlakten naderhand te bewerken. Rhino heeft veel verschil-lende ‘features’ waarmee 3D modellen kunnen worden opgebouwd uit curves, solids en meshes. Rhino maakt het mogelijk om de verschillende technieken door elkaar heen te gebruiken en met de plugin Grasshopper kunnen ook makkelijk geparametriseerde figuren opgebouwd worden en scripts geschreven worden om figuren automatisch op te bouwen volgens een in te stellen geometrie. Rhino wordt veel gebruikt in de 3D printing communities voor het maken van wireframe en lightweight ontwerpen. Ontwerpen met Rhino gaat snel, indien je vaak hetzelfde doet, of door gaat itereren op eerder gemaakte modellen. Rhino geeft de gebruiker meer controle om geometrieën naderhand te bewer-ken dan Solidworks en is ook veel sterker in het opbouwen van geometrieën uit surfaces. Dubbelgekromde oppervlaktes die in Solidworks erg lastig te definiëren zijn, kunnen in Rhino vrij gemakkelijk gemodelleerd worden. Rhino is sterker dan Solidworks in de beginfase van een nieuw ontwerp in de zin dat modellen langer makkelijk bewerkbaar blijven. Het opzetten van een basisgeometrie is in Rhino helaas nog niet heel eenvoudig, aangezien je aardig wat moet definiëren voordat er een geometrie uitkomt. (ligging van curves, number of control points, ligging van control points en de features die surfaces

13

definiëren en de surfaces die samengevoegd moeten worden om een solid te vormen) Nog aardig wat werk dus, op een moment dat je basic shape aan het verkennen bent.

MayaMaya is een programma dat zowel werkt met Nurbs als met Polygons en dat ook nog met Meshes kan werken. In die zin is Maya dus redelijk gelijk te trekken met ZBrush. Er kleven echter nog wel een aantal grote nadelen aan Maya als modleing tool.

Indien je met Polygons werkt is het eigenlijk niet handig om verschillende polygons met elkaar samen te voegen. Dit kan wel, met de boolean operators, (Union, Difference en Intersection) maar het nadeel is dat de geometrie nooit ‘echt’ samengevoegd wordt, maar dat slechts een van de twee objecten een ‘negatieve geometrie’ krijgt. Indien je dus naderhand de geometrie gaat aanpassen, zal de geometrie van het ‘cutting’ object niet automatisch mee aangepast worden, wat voor vreemde artefacten kan zorgen. Het is namelijk mogelijk dat je vlakken creëert die bestaan uit 4 hoekpunten, die niet alle vier in hetzelfde vlak liggen. Bij rendering krijg je kreukels en vouwen op plekken waar je die niet wil hebben omdat de lichtreflectie niet meer eenduidig is gedefinieerd. Lichtreflectie wordt door de software berekend doordat de software kijkt naar de stand van de nor-maalvectoren. Indien de vier vertexen (=hoekpunten van een polygon) in hetzelfde vlak liggen, is er niets aan de hand, echter indien slechts 3 van de vier vertexen in hetzelfde vlak liggen en 1 vertex niet, is de normaalvector niet eenduidig gedefinieerd, wat dus resulteert in een ongewenste benadering.Nog erger wordt het als polygon surfaces door elkaar heen lopen. Indien polygons door elkaar heen lopen, krijg je vaak dat de normaalvector niet meer naar buiten wijst. In-dien van een polygon alle normaalvectoren naar buiten wijzen, wordt het polygon in z’n geheel gezien als een (positief) volume. Echter, als oppervlaktes door elkaar heen lopen, kunnen normaalvectoren voor een deel naar binnen gaan wijzen. Dit kan vervolgens resulteren in gaten en ‘Mannifold Edges’. Voor 3D printing is dit erg ongewenst, omdat de gereedschapsbaan die de printkop moet doorlopen hierdoor niet goed berekend kan worden. Bij het ontwikkelen van een printbaar bestand met Maya, valt het dus af te raden om gebruik te maken van de Boolean Operators. Boolean operators zorgen er ook voor dat de ‘Topology’ niet valt af te leiden (voor texturing belangrijk). Maya is redelijk geschikt voor het maken van printbare bestanden, echter, als je de juiste trucs niet kent om een kloppend bestand te maken en als je niet goed oplet, maak je al snel fouten, die kunnen resulteren in een bestand dat niet geprint kan worden.

ZBrushZBrush is goed in het maken van objecten die gebruikt kunnen worden voor animatie en visualisatiedoeleinden. Het is voorzien van een grote set sculpting gereedschappen die de gebruiker in staat stellen om virtueel te ‘kleien’. Hiermee kunnen heel eenvoudig nieuwe vormen verkend worden. In ZBrush kunnen Po-lygon bestanden worden ingeladen en bewerkt worden. ZBrush gebruikt Polygons voor het definiëren van de basisgeometrie van een nieuw ontwerp. Deze basisgeometrie kan vervolgens worden omgezet in een ‘Polymesh’. Je kunt dit vergelijken met het omzetten van een vectorbestand (figuren beschreven met wiskunde) naar rasterbestanden (Een bestand dat bestaat uit pixels.) De resolutie van deze Polymesh wordt het ‘Subdivision level’ genoemd. Door het verhogen van het subdivision level wordt steeds een vloeiende-re vorm benaderd.

14

Het werken met de ZBrush ‘rasterachtige’ Polymeshes heeft een aantal voordelen ten op-zichte van het werken met ‘vector-achtige Polygons. ZBrush is in staat om te werken met bestanden die over de 5 miljoen control points bestaan, zonder traag te worden. ZBrush beschikt over een groot aantal gereedschappen om deze Polymeshes te bewerken. Deze worden ‘Brushes’ genoemd. Naast gereedschappen om snel tot complexe geometrieën te komen, beschikt ZBrush over een heleboel functionaliteiten om variaties te maken op een ontwerp. Binnen ZBrush kan bijvoorbeeld aan een model een zogenaamde ‘ZSphere Rig’ worden toege-voegd, die het mogelijk maakt om een model middels een skeletachtige basisgeometrie in een andere pose te transformeren. Door gebruik te maken van ‘Masks’ kunnen nieuwe ‘Subtools’ geëxtraheerd worden. (Subtools zijn de verschillende onderdelen die samen een tool vormen.) Hiermee kan bijvoorbeeld de basisvorm van een kledingstuk mak-kelijk uit een model worden afgeleid. Variaties van een model(Vorm, kleur, pose etc.) kunnen binnen een tool worden opgeslagen als ‘Layers’.

ZBrush is een programma dat oorspronkelijk gericht is op het maken van Computer Graphics. (Renders en animatie etc.) Het is uitgerust met features en trucs, waarmee ingewikkelde modellen kunnen worden vereenvoudigd tot modellen die ook met andere programma’s snel te renderen en animeren zijn. (Retopology tools, Displacement maps, Normal maps, Projectietools, etc.) Deze tools worden voornamelijk gebruikt om een model dat bestaat uit een relatief klein aantal Polygons, de suggestie te geven dat het uit veel meer polygons bestaat. Bij het ontwerpen voor 3D printing maak je hier geen ge-bruik van. 3D printers lezen geen Bump-maps en normal maps.

Het nadeel van deze oorsprong, is dat het binnen ZBrush erg lastig is om te bepalen hoe groot dingen exact zijn. Voor het maken van renders is dit namelijk helemaal niet rele-vant. Binnen ZBrush kan niet worden gewerkt met afmetingen. Voor de detaillering en engineering toepassingen is ZBrush dus in eerste instantie niet geschikt. Wel is het mo-gelijk om foto’s op de achtergrond in te laden die overgetrokken kunnen worden. (Image plains) Ook kan de hele interface transparant worden gemaakt, zodat op de achtergrond snel foto’s vanuit verschillende perspectieven kunnen worden overgetrokken. Verhou-dingen zijn dus wel eenvoudig af te lezen.

Wat ZBrush uitermate geschikt maakt voor 3D printing, is dat ZBrush van nature met Meshes werkt. Voor bijna alle 3D printingtoepassingen, worden bestanden ingeladen als STL-files. Dit filetype is speciaal ontworpen voor Stereolithografie en is een Mesh bestand. Indien een product, ontworpen met welk willekeurig programma dan ook een bestand geproduceerd heeft waarin achteraf nog wijzigingen moeten worden aange-bracht, dan kan dit heel eenvoudig met ZBrush worden gedaan. De laatste uitgekomen versie 4R6, bevat een 3D printing exporter, waarmee ZBrush bestanden kunnen worden vereenvoudigd, (Decimation Master) en kunnen worden opgeslagen als STL.

ZBrush is dus eigenlijk een soort vervanger van het 2D tekenmateriaal dat normaal gesproken bij een ontwerp gebruikt wordt. Met de mogelijkheid om 3D bestanden uit te printen, is het een erg nuttige software voor industrieel ontwerpers.

15

Linke een Mesh, rechs een Polygon

De ‘3D Meshes’ zijn de basispolygons, de uitgangsfiguren.

Met de Sculpting Brushes kunnen de Po-lymeshes bewerkt worden.

Het is mogelijk eerder gemaakte Meshes te gebruiken als Brush

16

De Workflow die doorlopen wordt in deze opdracht

Het doel van deze vrije opdracht is het doorlopen van het hele proces, van begin tot einde, van het maken van een 3D print van een 3D model vervaardigd in ZBrush, ‘from scratch’ en met slechts beperkte ervaring met ZBrush en zonder ervaring met 3D prin-ting. Er is voor gekozen om een handleiding te maken voor iedere industrieel ontwerper die hetzelfde doel voor ogen heeft. 3D printing is nog sterk in ontwikkeling. Daarom heeft het niet veel zin om veel tijd te steken in het beschrijven van apparaat specifieke kenmerken omdat die apparaten over 3 jaar niet meer gebruikt zullen worden. Daarom zal de nadruk liggen op de factoren en richtlijnen waar in het algemeen rekening mee gehouden moet worden.

3D printingtechnieken en faciliteiten vindenOmdat 3D printing randvoorwaarden heeft, is het eerst noodzakelijk om hierover verdie-ping te zoeken. Wat voor printing technieken bestaan er en waar heb ik toegang tot? Hoe beslis je welke printer gebruikt moet worden voor een bepaald doeleinde?

Ontwerpeisen bepalen en genereren van een conceptHierna volgt het ontwerp van het concept. Het begint met een idee dat moet voldoen aan een aantal ontwerpeisen wil het nut hebben om dit model überhaupt te printen. Wat zijn deze ontwerpeisen? Wat is het idee?

Modelleren met ZBrushNa het genereren van het idee volgt de daadwerkelijke tutorial:Hoe wordt een idee omgezet in een computermodel in ZBrush? Welke functionaliteiten ondersteunen het ontwerpproces van een model? De output is een eerste versie van een 3D model dat voldoet aan de eisen voor het model.

Bewerken van details zodat het model geprint kan wordenHoe optimaliseer je de geometrie van een model zodat deze goed geprint kan worden? Hoe ziet het uiteindelijke te printen detailontwerp eruit?

Het printen van het modelWelke printer, met welke instellingen en welke faciliteit gaat er gebuikt worden?Hoe ziet het proces van de gekozen printmethode eruit?

Evalueren van het modelHoe verhoudt het geprinte model zich tot het oorspronkelijke ontwerp?Voldoet het model aan de vormkenmerken?Zijn de ontwerpparameters voor het detailontwerp juist gekozen?

17

3D printing techniekenEr bestaan verschillende methodes voor 3D printing. De verschillende methodes zullen hier besproken worden. Het doel is om een idee te krijgen van de verschillende metho-des en van de geschiktheid voor het maken van een 3D print van een gesculpt model.

FDM (draadprinten)Fused deposition modeling is de techniek waarbij een extruder bewogen wordt over de drie assen en een filament in half gesmolen toestand laagje voor laagje wordt aan-gebracht. FDM printers kunnen heel veel verschillende materialen printen. (ABS, PLA, Beton, Keramiek, Chocola, etc) Met name thermoplasten lenen zich goed. Indien een ma-teriaal een smeltpunt heeft, of uithardt als gevolg van tijd, kan het in principe gebruikt worden voor 3D printing. Een extruder wordt opgewarmd en legt een 3D pad af om zo een 3D model te vormen.

KrimpOnderdelen die geprint worden met FDM hebben vaak de neiging tot 3% krimp. De krimp is in het horizontale vlak vaak groter dan in het verticale vlak. Het materiaal be-paalt de hoeveelheid krimp. Krimp kan zorgen voor ongewenste artefacten, zoals ‘war-ping’. Voornamelijk ABS heeft de neiging om te krimpen. Het printen van grote dunne verticaal georiënteerde vlakken wordt daarom afgeraden. PLA en Nylon krimpen minder. Nylon is erg geschikt voor bewegende delen, omdat redelijk slijtvast is. Wel is het ook het minst stijve materiaal. ABS kan een ‘smooth’ worden nabewerkt doordat het oplost in aceton en acetondamp.

Support materiaalEen FDM printer kan niet ‘in de lucht’ printen. Indien de hellingshoek van een overhan-gend onderdeel groter is dan 45 graden, dient deze ondersteund te worden. Sommige printers kunnen een oplosbaar supportmateriaal printen, doordat deze meerdere extru-siekoppen heeft. Het groot nadeel van supportmateriaal is dat de oppervlaktekwaliteit van ondersteunde delen ruwer is dan niet-ondersteunde delen. De bovenkant heeft vaak een beetje een glans, terwijl de onderkant mat is. Indien symmetrische vormen geprint worden, is het dus aan te raden dat deze rechtop geprint worden. Een ander nadeel van support materiaal, is dat het extra materiaal kost dat niet herbruikbaar is.

FDM resolutie (laagdikte)FDM heeft een extrusiekopgrootte die voor het grootste deel bepaalt hoe klein onderde-len geprint worden. Een vuistregel voor het ontwerpen met dunne wanden, is dat indien een wand verticaal geprint wordt, de horizontale afmeting tenminste 4 keer zo groot is als de verticale printlaagdikte (layer thickness).

Maximale afmeting (Bounding Box Size)De grootte van het object kan niet groter zijn de Maximum Bounding Box Size van de printer.

SLS (sintering, het versmelten van poeder/granulaat)Bij SLS printers wordt poeder doormiddel van lasers aan elkaar gesmolten. Het proces bestaat uit het aanbrengen van een laagje poeder in een bak, dat afgewisseld wordt met het een laserstraal die het poeder uithardt. SLS kan gebruikt worden voor metalen, kera-miek en thermoplasten.

18

Verticale afmeting bepaalt de printtijdBij SLS bepaalt de verticale afmeting de tijd van het hele proces. Al is het te printen on-derdeel slechts 1/100 van de totale bak, dan nog moet de hele bak voorzien worden van een gladgestreken laagje poeder. Het printen van meerdere objecten kost dus nauwelijks meer tijd dan het printen van een enkel product. Voor incidenteel (thuis)gebruik is SLS printing dus niet echt geschikt. Het is wel toe te passen door gebruikt te maken van dien-sten die een groot aantal objecten in 1 keer print.

Resolutie en oppervlaktekwaliteitDe oppervlaktekwaliteit is oriëntatieonafhankelijk. Echter is deze vaak wel ruw doordat deze voortkomt uit het aan elkaar laseren van poeder. De granulaatgrootte bepaalt voor een groot deel de resolutie. Vaak dient deze nog nabewerkt te worden. Dit gaat ten koste van de nauwkeurigheid en de fijne details.

Geen support nodig, hoge complexiteit mogelijk en eenvoudig uithollingen makenMet SLS kunnen modellen gemaakt worden die een hele hoge complexiteit hebben. Het poeder dat namelijk niet aan elkaar gelaserd wordt, ondersteund het model automatisch. Indien holle objecten gebruikt worden, is wel noodzakelijk om de objecten te voorzien van gaten waaruit het poeder kan stromen. Het wordt aangeraden om meer dan 1 gat aan te brengen, zodat het poeder via het ene gat, door het andere gat naar buiten ge-drukt kan worden.

SLA (Sintering van vloeistof met lasers)Bij SLA wordt een vloeistof uitgehard op plekken waar 2 UV-lasers elkaar snijden. De vloeistof is een fotopolymeer. Bij SLA beweegt het object in plaats van de laser. Doordat fotopolymeer in de regel vrij kostbaar is, is dit voornamelijk geschikt voor het maken van kleine objecten.

ResolutieHet grote voordeel is dat er hele hoge resolutiemodellen gemaakt kunnen worden, die ook een zeer hoge mate van oppervlaktekwaliteit hebben. Producten die gemaakt wor-den met SLA hebben een redelijk ‘smooth’ finish. De resolutie is vaak groter als je die wil vergelijken met bijvoorbeeld de layerthickness van bijvoorbeeld InkJet, (100 micron SLA vs 25 micron voor InkJet) echter doordat het model van zichzelf een smooth-finish heeft, lijkt de resolutie hoger.

Geen oplosbaar supportBij SLA dient wel support te worden geprint, doordat vloeistoffen niet voortdurend stilstaan. Het is niet mogelijk om een ander materiaal te gebruiken als support materi-aal, dus het support materiaal moet achteraf van het model worden afgebroken. Op de plekken waar support materiaal zit, is de oppervlaktekwaliteit dus lager. Ook kunnen de supports niet hergebruikt worden.

InkJetInkJet, of ook wel PolyJet genoemd, is de enige printtechniek waarmee verschillende ma-terialen door elkaar heen geprint kunnen worden. Een object wordt ingeladen, waaruit de software als het ware voor iedere laag een ‘rasterafbeelding’ berekent. Een printkop brengt het materiaal aan, dat vervolgens laag voor laag met een UV lamp wordt uitge-hard. InkJet is een relatief dure techniek.

19

ResolutieDe resolutie van InkJet printers is in het algemeen erg hoog. (enkele tientallen microns) De minimale dikte van onderdelen volgt voornamelijk uit de sterkte van het materiaal zelf. Omdat het support materiaal redelijk stug is, is het niet aan te raden om onderdelen dunner te maken dan een millimeter.

Oplosbaar support materiaalDe InkJet printers printen een gelachtig support materiaal dat verwijderd kan worden door het weg te breken en weg te spoelen met een waterstraal. Objecten dienen dus voldoende clearance tussen bewegende delen te hebben, anders is het support materiaal moeilijk weg te breken. Het supportmateriaal is net als het printmateriaal vrij kostbaar. Het is met InkJet printing niet mogelijk om holle objecten te maken, omdat in de holle ruimtes support materiaal geprint wordt. Om over het hele object dezelfde oppervlak-tekwaliteit te krijgen is het mogelijk om het hele object in te kapselen in het support materiaal.

20

3D printing faciliteiten

Universiteit TwenteUniversiteit Twente bezit een aantal verschillende 3D printers. (April 2014)

Miicraft DLP (SLA)XY resolution: 450 ppi (56 micron), Vertical (Z axis) build speeds: 3 cm per hour with 100 micron layers, 2 cm per hour with 50 micron layers.

uPrint (FDM, oplosbare support)De uPrint SE heeft een layer thickness van 0.254 mm en een bounding box grootte van 203 x 152 x 152 mm

Bits from Bytes 3D Touch (FDM, geen support)Bounding box 203 x 275 x 275 mm layer thickness 0.1mm

Microfab Jetlab 4 (Drop on Demand, soort InkJet)Bounding box grootte 200 x 150 x 50 mm^2 precisieprinter, layer thickness onbekend.

Pwdr 0.1 (Afstudeerproject Alex Budding, SLS)Open source printer voor o.a. keramiek. 125mm x 125mm x 125 mm. Resolutie: 96DPI=0.23mm Werkt met poeder.

Fab@Home (Injectienaald gebaseerde extruder, ook voor voedsel)Open source printer voor materialen die zonder verhitting stollen. 200 x 200 x 200 mm. Maximum snelheid van 10 mm/s en resolutie van 25 µm.

ShapewaysShapeways beschikt over verschillende type printers. Shapeways maakt gebruik van SLS en Injet printers. Op de website kun je het materiaal aangeven waaruit je je print wil laten bestaan. Hieronder volgen de meest toegepaste materialen en hun printtechniek.

Full Color Plastic (InkJet, 3D Systems Projet 4500)Resolutie: 600 x 600 DPI Layer thickness 0.1 mm. Bounding box size: 150 × 150 × 150 mm. Kosten $3,00 + $2,00 handling fee.

Strong & flexible Plastic (SLS, EOS EOSINT P 395)Strong white & flexible is PA 2200 materiaal. Dit is Nylon. Average grain size 56 μm. Maximum bounding box: 650 x 350 x 550 mm. $1,40 per cm3 + $1,50 handling fee

Frosted detail plastic (InkJet, 3D Systems Projet 3500)Maximum bounding box: 284 × 184 × 203 mm Layer thickness 0.04mm. 694 x 750 DPI. kosten: $2.39 per cm3 + $5,00 handling fee.

Full color sandstone (SLS, medium accuracy) (Projet HD 3000)Maximum bounding box: 250 × 380 × 200 mm Layer thickness (0.089 – 0.102 mm) re-solutie: 600 x 540 dpi kosten: $0.75 per gram + 3,00 handling fee

Fablab EnschedeTijdens inloopuren (4 middagen per week) kan tegen vrij geringe kosten gebruik ge-maakt worden van een aantal verschillende 3D printers. Personeel is aanwezig om on-dersteuning te bieden. Fablab Enschede bezit de volgende printers: (April 2014)

21

Dimension SST 1200 (FDM met oplosbaar support)Maximum bounding box: 254 x 254 x 305 mm. Layer thickness 0,25 mm. Supportmateri-aal oplosbaar in een loogbad. €0,60 per gram ex. btw

Up! Mini (FDM, geen support)Maximum bounding box: 120 x 120 x 120 mmLayer thickness:0,2/0,25/0,30/0,35 mm€ 0,20 per cm3 ex. btw

Up plus2 (FDM, geen support)Maximum bounding box: 140 x 140 x 130 mmLayer thickness: 0,15/0,20/0,25/0,30/0,35/0,40 mm€ 0,20 per cm3 ex. btw

Ultimaker (FDM, geen support)Maximum bounding box: 210 x 210 x 20,5 mmLayer thickness:0,1/0,2 mm € 0,20 per cm3 ex. btw

Objet 30 (InkJet, single color, met support)Maximum bounding box size 294 x 192 x 148 mm. Layer thickness 0.028 mm resolutie XY: 600dpi = 0.04 mm kosten €1,00 per gram ex. btw

RapRap Prusa i3 (FDM, geen support)Maximum bounding box 200 x 200 x 200 mmLayer thickness: 0.1mm€ 0,20 per cm3 ex. btw

3D Hubs3D Hubs is een Nederlandse startup. Het doel van 3D Hubs is het in contact brengen van 3D printer-eigenaren met mensen die een 3D object willen printen. Via de website kunnen bestanden worden geuploadet, die door de website automatisch gecontroleerd worden. Ook wordt het volume berekend. Vervolgens kan de gebruiker kiezen uit een heleboel ‘3D Hubs’ in de buurt, of ‘Hubs’ die ook kunnen verzenden. Eigenaren van 3D printers kunnen zelf hun handling fee en kosten per volume bepalen. Gebruikers kunnen kiezen uit verschillende printmethodes, printers en materialen om hun zoekresultaten te verfijnen. 3D Hubs ontvangt zelf een beetje commissie voor het leveren van de dienst. 3D hubs wordt serieus genomen. Onlangs is het een samenwerking aangegaan met Auto-desk om in hun 123d-print software te worden opgenomen, die gericht is om particulie-ren in contact te brengen met 3D graphics en 3D printing. Inmiddels bestaan er wereld-wijd ruim 5000 hubs, waarvan ruim 600 in Nederland en waarvan er 9 in Enschede. Op 3D hubs bestaan in alle categorieën wel hubs die kunnen ook kunnen verzenden.

22

Ontwerpeisen bepalen en genereren van een conceptHet model dient te voldoen aan een aantal eisen wil het zin hebben om het in 3D te prin-ten. Een concept dat voldoet aan deze eisen zal in dit hoofdstuk worden aangedragen.

Eisen aan de geometrieDe afmeting van het onderwerp moet gangbaar zijn voor 3D printing. Het model mag maximaal 50 euro kosten. Een model dat ongeveer zo groot als een vuist is, komt hier al snel bij in de buurt. Het detailniveau van het CAD model moet matchen aan het te printen model. Het heeft geen zin om het model uit te rusten met nodeloos veel details, als deze toch verdwijnen tijdens het printproces. Voor het interessant zijn van deze opdracht is het wel wenselijk om enigszins de randen op te zoeken van wat mogelijk is. Om te kunnen beoordelen of ZBrush geschikt is voor zowel organische als rechthoekige modellen, moet het ontwerp zowel hard-surface als organische kenmerken hebben. Het model dient interessant genoeg te zijn om de aandacht te kunnen trekken.

Technische eisenHet model moet complex zijn zodat het relevant is om te printen, maar mag niet zo com-plex dat het niet meer te realiseren is. Het model moet voorzien worden van overhellen-de delen, zodat een uitdaging gezocht kan worden met het ondersteuningsmateriaal. Een unieke feature van 3D printing is dat het mogelijk is om bewegende delen in 1 stuk te printen(Intelocking parts) daarom dient dit ook ergens toegepast te worden. Het onder-werp dient te kunnen blijven staan.

Het concept.Op verschillende Oud-Griekse afbeeldingen is te zien hoe atleten een sport beoefenen waarbij zij over een stier heen springen. Het betreft een rituele sport die werd beoefend in de Minoïsche beschaving in de bronstijd op Kreta. Brons is inmiddels uit de mode en in plaats van stieren zijn er nu motoren. Het idee is om een motorfiets te ontwerpen in de vorm van een stier, waarop een stierensprong gedaan wordt.

Referentiemateriaal zoeken Het concept

23

Modelleren in ZBrush en het uitvoeren van een 3D printbestandIn dit hoofdstuk volgt een vogelvluchttutorial over de functies waarmee een model ge-maakt kan worden met ZBrush.

De interfaceDe interface bestaat uit een werkvenster in het midden. Links van het werkvenster is het Brushmenu. Rechts van het werkvenster is het Toolmenu geladen. Een nieuwe schone interface kan geladen worden door bovenin op preferences>>init ZBrush te klikken.

2,5D en 3D en SymmetrieZBrush kent 2 modes. Indien de ‘Edit Mode’ actief is, wordt er aan een 3D tool gewerkt. Indien deze niet actief is, kunnen er slechts ‘Tools’ getekend worden in een 2,5D canvas. Indien je per ongeluk in 2,5D scherm objecten getekend hebt, kun je het venster oprui-men door ctrl+N in te drukken. Voor het maken van een 3D model, moet de ‘Edit mode’ actief zijn. Deze kan geactiveerd worden als de eerste tool toegevoegd wordt aan de interface. Dit kan gedaan worden door in het toolmenu te klikken op ‘Simplebrush’ en vervolgens te klikken op ZSphere of 1 van de 3D Polygons te klikken+slepen in het werk-venster. Bovenin het scherm zijn nog meer menu’s te laden. Transform en ZPlugin zijn voor in deze beschrijving relevant. Onder Transform kan symmetrie worden geactiveerd indien een tool zich in de ‘Edit’ mode bevindt. Onder ZPlugin is de Decimation master en de 3D print exporter te vinden. Hierop wordt later ingegaan.

Tools, Subtools en BrushesEen 3D model heet in ZBrush een ‘Tool’. Een tool kan bestaan uit meerdere ‘Subtools’. Subtools zijn de onderdelen die samen het hele model vormen. Het bewerken van een subtool kan gedaan worden met Brushes. Er kan maar 1 Subtool tegelijk bewerkt wor-den. De meest gebruikte Brushes zijn de ‘Standard, Move, Smooth, en Inflat’ brushes. Ook is het mogelijk om een eerder gemaakte tool als brush te gebruiken op een andere Tool. Op deze manier kunnen ingewikkelde geometrieën opgebouwd worden uit eenvoudigere geometrieën.

ZSpheres, Polygons tot PolymeshesIn Zbrush is het handig om in het begin te werken vanuit een nog niet al te complexe basisgeometrie. Basisgeomteriën kunnen eenvoudig ‘geposed’ worden, zonder dat ze ongewenst veel deformeren. ZBrush heeft hier verschillende opties voor: ZSpheres en Polygons. Deze kunnen worden omgezet in Polymeshes, die met brushes bewerkbaar zijn. In mijn model maak ik voor de stier gebruik van ZSpheres als uitgangspunt. Voor de wielen gebruik ik Polygons. Voor de vrouw gebruik ik een bestaande ZSphere rig ‘Man-nquin_ryan_Female’ die onder projects vanuit de lightbox te laden is. In de regel kunnen organische vormen het beste opgebouwd worden uit ZSpheres en Hard-surface model-len uit Polygons. Polygons kunnen nog bewerkt worden vanuit het menu ‘Deformation’ (met features als (Sizing, Offsetting en features als inflating, skewing en balooning.) Door met ‘Masks’ te werken kunnen deze features ook op delen van de polygons worden toe-gepast. Indien je tevreden bent met de basismesh, kun je deze omzetten in een Polymesh door op ‘a’ te drukken en rechtsboven te klikken op ‘Make Polymesh 3D’

Details toevoegen met Brushes.Hierna is het een kwestie van de uitdetailleren door gebruik te maken van de Brushes. Met de Move brush kan geometrie verplaats worden. De standaard Tool drukt geome-

24

trie in, of trekt het juist uit (Te wisselen met Zsub en Zadd boven de interface. Met de Smoothtool kan de geometrie worden gladgestreken en met de Pinch tool kunnen scher-pe lijnen worden gemaakt.)

Geometry, Subdivison level, DynameshVanuit het menu Geometry in het Toolmenu kan het subdivision level verhoogt. Dit verhoogt de resolutie van de mesh, waardoor details beter toe te voegen zijn. Het blijft mogelijk om te wisselen tussen de verschillende subdivision niveaus. Indien je wijzi-gingen aanbrengt aan de ‘grove vorm’ in een laag subdivision level, heeft dit niet zoveel gevolgen op de details in een hoger subdivision level. Wil je echt vrij sculpten en ook de mogelijkheid hebben om verschillende subtools aan elkaar vast te maken, dan kun je Dynamesh activeren. Het nadeel van het sculpten met Brushes is dat de Topology erg vestoord wordt. Topology is de verdeling van de 3-of 4hoekjes over de mesh. Dyname-sh zorgt ervoor dat de geometrie automatisch geremeshed wordt, waardoor er nooit een hele onregelmatig verdeelde geometrie uitkomt. Het nadeel van Dynamesh is wel dat de lagere subdivision levels verloren gaan en dat de Mesh uit erg veel polygons gaat bestaan. Ook op plekken waar niet zoveel polygons nodig zijn. Om goede deformatie/posing eigenschappen te hebben, is het handiger om te werken met een lage hoeveelheid polygons. In de animatie industrie wordt er daarom veel gebruikt gemaakt van projec-tiemethodes om de fijne geomtrie te projecteren op een minder fijne geometrie. Voor 3D printing wordt gebruik gemaakt van de deciation master plugin om de erg fijne geome-trie terug te brengen naar een handzaam formaat.

Decimation master & 3D print exporter.Het is nodig om alle onderdelen samen te voegen en onderdeel te laten worden van dezelfde ‘Mesh’. Als alle onderdelen tot dezelfde ‘Mesh’ behoren, kan er het minste fout gaan in de software voor de printers. Het samenvoegen van de verschillende subtools tot dezelfde mesh gaat als volgt (Het substracten gaat hetzelfde, maar dan moet in het Subtool menu het onderdeel aangevinkt worden als ‘substraction’, (het dichte en open bolletje): Dynamesh moet actief zijn op het bovenste onderdeel in het subtool menu. Ver-volgens klik je onder ‘Merge>>’Merge Down’ om de onderdelen te groeperen in 1 Sub-tool. Een subtool kan nog bestaan uit verschillende ‘Polygroups’. De Polygroups moeten samengevoegd worden door op ‘Polygroups>>Group as Dynamesh sub’ te klikken. Door op ‘Geometry>>Dynamesh>>Add’ te klikken worden de meshes samengevoegd in dezelf-de Mesh.

De mesh bestaat nu uit heel veel polygons. Klik op ‘Plugin>>Decimation Master>>Pre Process Current’. Ga opnieuw naar ‘Decimation Master’ en klik vervolgens bij ‘points op 150k.’ Wanneer deze uitgevoerd wordt als STL is deze ongeveer 20 MB groot. De geom-etrie is dan vereenvoudigd genoeg om ingeladen te kunnen worden in printer software en groot genoeg om eventuele ‘reparaties’ aan te kunnen brengen. Grotere bestanden genereren vaak crashes en ook is het voor de software te ingewikkeld om met de maten te werken. Het levert problemen met herschalen. Programma’s kunnen vastlopen bij het berekenen van het ondersteuningsmateriaal.

Onder 3D print exporter kan het model worden opgeslagen als STL. Denk er hierbij aan dat je de maat goed specificeert, in milimeters.

25

Het ontwerpen van de motorfietsIn dit hoofdstuk wordt kort het ontwerptraject beschreven van het model van de motor-fiets.

Inladen van de 2D Schets.De schets werd geladen als een ‘Image Plane’ onder ‘Draw>>Front-Back>>Open’

Opzetten van de motor met ZSpheresMet ZSpheres werd de basisvorm van de motor opgezet. De bollen kunnen verplaatst en geschaald worden met de ‘move’ en ‘scale’ knoppen.

Wielen toevoegenWielen werden als nieuwe subtool toegevoegd. ‘Subtool>>Insert>>Ring 3D’ Deze werd geschaald en gedupliceerd om ook een achterwiel toe te voegen.

Positioneren van de mannequinDe mannequin is een ZSPhere rig, deze had gewrichten, net als een echt mens. Door niet op de bollen, maar op de segmenten te klikken vanuit de move tool, blijft de afstand tussen de bollen gelijk. Als een soort pop is de mannequin in een interessante positie gebracht.

Geometrieën omzetten in Polygon meshes.Voordat er daadwerkelijk goed gewerkt kan worden, dienen alle Subtools omgezet te worden in ‘Polygon Meshes’.

Detailleren met brushes in Dynamesh Het detailleren heb ik gedaan met Brushes in met Dynamesh aan. Voor de stier heb ik veel gebruik van de Polish, Move, Standard, Smooth, Pinch en nog een gedownloade ‘Sel-wypinch Brush’. Voor de vrouw heb ik gebruik gemaakt van de Smooth, Inflate en Selwy-pinch brush.

De schets gebruiken als Image plain & het begin van de ZSphere Rig

26

Alle onderderdelen die samen het model vormen. De Mannequin is ook een ZSphere Rig. De stier is in dit plaatje omgezet in een polymesh

De Stier is van oorsprong opgebouwd uit ZSpheres.

De stier gedetailleerd in een hoog Subdivi-sion level.

Het poseren van de Mannequin. Het tussenresultaat.

27

Het kiezen van de printer.Hoe optimaliseer kan de geometrie van het model uitgedetailleerd worden zodat deze goed geprint kan worden? Dit hangt voor een heel groot deel van de gekozen printer af. Het doel van de uiteindelijke print is visualiseren, dus dient het model een zo realis-tisch mogelijk schaalmodel te zijn. Het budget voor de print is beperkt (35 euro voor een print) De richtlijn die ik neem voor het model, is: ‘Mocht je een foto maken van het geprinte model, welk model geeft dan de beste weergave voor een bedrag van 35 euro? Hoe ziet het uiteindelijke te printen detailontwerp eruit? Mogelijke printers zijn die van de UT, het Fablab, Shapeways en 3DHubs. Maar voor dat de printer gekozen wordt, moet eerst bepaald worden welk type printers in aanmerking komen.

SLAHet is met SLA niet mogelijk om oplosbare support te printen. Dit omdat er zich maar 1 soort fotopolymeer in de bak kan bevinden. Het printen van in elkaar draaiende me-chanische delen uit 1 stuk is hierdoor met SLA niet mogelijk. Omdat ik voor mijn model mechanische delen uit 1 stuk essentieel vind, is deze methode voor mijn model niet geschikt. Voor modellen die minder support nodig hebben, (Staande figuurtjes e.d. ) zou dit misschien wel de beste methode zijn.

FDMEr bestaan FDM printers die een wasachtig support materiaal kunnen printen. FDM printers die dit niet kunnen vallen af voor dit model. De goedkoopste toegang die ik kan krijgen tot een 3D Printer die FDM met support print is de Dimension SL1200 printer van Fablab Enschede. Het model dient rechtop geprint te worden omdat de oppervlak-tekwaliteit op de plek van ondersteuning laag is. De minimale laagdikte die deze printer kan printen is 0.25 mm. De minimale dikte van de voet. dient volgens de medewerker ongeveer ø2mm te zijn, omdat deze anders te makkelijk wegbreekt bij het verwijde-ren van het supportmateriaal. Een model van 100 x 100 x 35 mm en met een volume 58cm^3 inclusief supportmateriaal kost 35 euro.

SLSHet model bevindt zich tijdens het printen in een bak poeder, het poeder kan na het printen weggeblazen worden. Qua ondersteuning zijn er voor SLS geen restricties. Het model kan hol geprint worden waardoor kosten bespaard kunnen worden. Wel dienen hiervoor ‘Escape holes’ aangebracht te worden. (ø4mm indien er 1 gat is, ø2mm indien er meerdere gaten zijn) Shapeways is voor mij de goedkoopste optie om van SLS gebruik te maken. Het model met de afmetingen: 87.28 x 88.9 x 33.3 mm en een uitgehold volu-me van 20cm^3 kost ongeveer 35 euro incl. verzending.

InkjetInkjet kan een gelachtig supportmateriaal printen dat met water weg te spoelen is. De gel lost niet goed op in water, dus objecten worden solide geprint. Holle delen worden dus altijd gevuld met supportmateriaal. Omdat het supportmateriaal bijna net zo duur is als het printmateriaal, kan hier dus niet mee bespaard worden. Er kan voor gekozen worden om het hele model in te kapselen in supportmateriaal, zodat de oppervlakteruw-heid uniform is. Dit kost wel extra materiaal. Inkjet heeft als extra mogelijkheid dat het met sommige printers mogelijk is om full color te printen. Het printen van mijn model op de Objet 30 van het Fablab met een grootte van 50 x 50 x 18 mm en een totaal volume van 31cm^3 incl. support kost 31 euro

28

Keuze:Laagdikte zal waarschijnlijk de meest zichtbare kwaliteitsverschillen bepalen. Tussen FDM en Inkjet. Met een laagdikte van 0,028 micron van de Objet printer, tegenover de 0.25 mm van de Dimension FDM printer en 0,15mm van de SLS Printer van Shapeways (EOS), is de keuze gemaakt om het model in eerste instantie voor de Objet 30 printer te optimaliseren. De Objet zal waarschijnlijk het beste resultaat leveren.

Het detailleren van de wielen. Er diende genoeg ‘Clearance’ aangebracht te worden om het supportmaterial te kunnen laten ontsnappen.

29

Het printready maken van het modelVerbreden van de armen en benen van de vrouw en de staart van de stier.Omdat het model geprint gaat worden op een grootte van 50 x 50 x 18 mm en omdat het ondersteuningsmateriaal vrij rigide is, moeten de dunste delen waar krachten op komen te staan bij het verwijderen van het ondersteuningsmateriaal versterkt worden. Met de ‘Inflat’ brush zijn de armen verbreed tot ongeveer ø3mm. Om te voorkomen dat het model uit verhouding lijk, is ook het hoofd iets vergroot. Ook de benen zijn iets verdikt, zodat deze op het dunste punt (de enkel) ongeveer 1mm dik zijn.

Detailleren van de wielen (Roterende delen):De wielen moeten kunnen draaien. De assen zijn opgenomen in de wielen. Dit heeft twee doelen: Op deze manier wordt voorkomen dat de wielen botsen met de body van de stier en ook is het makkelijker om een holling te maken in de body dan in de velg. Indien in het midden van de velg een gat zou moeten komen voor de as, ontstaan daar dunne wanden. Het gat voor de as is ø 2 millimeter groter dan de as zelf. Het werd aangeraden om minimaal 1 mm over te laten, omdat anders het ondersteuningsmateriaal niet goed verwijderd kon worden. Om te voorkomen dat door deze ruimere marge de assen uit de body zouden kunnen vallen, zijn de poten van de stier iets dikker gemaakt.

Onderdelen samenvoegen en uitvoeren als STLMet de Decimation master is het model verkleind tot 150k points. Vervolgens zijn de gewenste maten ingevoerd en is het model geëxporteerd als STL.

Geometrie controleren Netfabb basicNetfabb is een programma dat gratis gedownload kan worden en is bedoelt voor het controleren van STL bestanden. Netfabb controleert of het bestand ‘Watertight is, of alle normalen naar buiten zijn gericht, of vlakken niet ‘Self-intersecting’ en dicht kleine ‘Shells’. Vervolgens kan het model automatisch gerepareerd worden.

NB1: Dimension FDMAanvankelijk was ik van plan maar 1 print te maken, maar na het printen van het model op de Objet 30 was ik dusdanig enthousiast dat ik het model ook nog een keer geprint heb op de Dimension printer. Dit model is hetzelfde model, maar dan ongeveer 2 keer zo groot.

NB2: Shapeways SLS, uithollenOok heb ik het model nog een keer via Shapeways laten printen met de SLS methode (Strong white & Flexible. Hiervoor heb ik het model uitgehold. Dit gaat als volgt: Activeer Dynamesh. Teken met de insert cylinder tool terwijl je alt indrukt een cylinder op de plek waar het gat moet komen. Gebruik de move tool om de getekende (negatieve) cylinder door de body heen te laten steken. Selecteer bij Dynamesh 15 als dikte, dit is een relatieve maat. Klik op ‘Dynamesh>>Create Shell’. Shapeways kan redelijk grote bestanden aan. (64mb, of 1miljoen polygons) Daarom was het niet nodig om het model met de Decimation Master kleiner te maken.

De uitgeholde Mesh voor Shapeways

30

Het printen van het model.

Printen op de Objet 30Het printen van het model is door Fablab Enschede gedaan. De printersoftware van de Objet laadt het model in, de oriëntatie kan gekozen worden en de schaal kan eventueel aangepast worden. Er kan gekozen worden om het model in z’n geheel in te kapselen in support materiaal, zodat het oppervlak gelijkmatig ruw is. De software berekent vervol-gens zelf hoe het model ‘Gesliced’ moet worden en begint met printen.

Er is gekozen om het modelletje liggend op z’n zij te printen. Qua kwaliteit maakt het niet zoveel uit of het model staand of liggend zou worden geprint. Wel maakt het uit voor het aantal lagen. Bij Inkjet printers is het het beste om de oriëntatie te kiezen die het platste is.

Supportmateriaal verwijderenHet modelletje is na de print nog volledig ingekapseld in gelachtig support materiaal. Voorzichtig kan dit worden losgebroken. Met een waterspuit, een tandenborstel en een koperdraadje kan de rest van het supportmateriaal verwijderd worden. Het verwijderen van het supportmateriaal is een redelijk bewerkelijke klus.

Het model ingekapseld in support materi-aal

31

Het resultaat van de Injet print.

32

Het FDM model in het support materiaal

33

Het resultaat van de FDM print.

34

Evaluatie van het model

De Inkjet Print op de Objet 30Het model zoals deze geprint is, is een realistische weergave van het ontworpen com-putermodel. Het modelletje is in 1 keer goed geprint. De enkels van de vrouw zijn wel echt dun, maar doordat het materiaal een beetje veert zijn deze niet heel breekbaar. De details zijn goed naar voren gekomen. Zelfs het hakje van de vrouw is zichtbaar. Het mo-del had misschien nog wel meer details kunnen bevatten als deze daarin waren gemo-delleerd. De oppervlaktekwaliteit is goed, echter zie je de laagjes waaruit deze is opge-bouwd nog wel. De zijkanten zijn van iets betere kwaliteit dan de onder en bovenkant. Vooral op de vlakken zijn de laagjes waarneembaar. Het toevoegen van een structuur had ervoor kunnen zorgen dat de laagjes minder goed zichtbaar zijn.

De wieltjes van het model kunnen goed draaien. Ze hebben veel speling. Deze speling had waarschijnlijk wel de helft kleiner gekund. (0,5 mm rondom clearance i.p.v. 1mm)

Wat erg vreemd is, is dat het eindproduct slechts een volume heeft van 6 cm^3. De software waarmee de print gemaakt werd, gaf aan dat voor het maken van het model 15 cm^3 constructiemateriaal en 16 cm^3 supportmateriaal nodig was, waardoor de print 31 euro + 6,51 euro BTW = 37,51 euro kostte . Bij het Fablab heb ik hier melding van gemaakt, waarschijnlijk gaat het om een bug en ze gaan nu even wat testjes doen. En als blijkt dat het een bug aan hun kant is kan ik een vergoeding terug verwachten.

De FDM print op de Dimension SST 1200De print gemaakt met FDM is een stuk groter dan de Inkjet print. De details zijn voldoen-de aanwezig, echter zijn de voetjes afgebroken. Deze zijn er opnieuw aangelijmd. 2mm wanddikte was dus niet voldoende. Een doorsnede van 4 mm is voor verticaal geori-enteerde objecten het minimale. Het achterspatbord is helaas ook niet helemaal in z’n geheel geprint. Waarschijnlijk was de marge tussen het wiel en het spatbord te klein om goed voorzien te kunnen worden van ondersteuningsmateriaal. Het model is heel stijf en geeft een kwetsbare indruk. Dat het kwetsbaar is, bleek uit het breken van de armen. Dit was wel weer te lijmen, maar ABS uit een printer is beduidend minder sterk als ABS die je kent van bijvoorbeeld LEGO.

Het verwijderen van het supportmateriaal van de FDM machine was eenvoudig. Dit kon gedaan worden door het model gedurende 24 uur in een loogbad van 60 graden C te leggen. Hierna hoefde het alleen even schoongespoeld te worden.

ABS prints kunnen nog nabewerkt worden met een aceton-stoombad. Dit is echter nog niet door mijzelf uitgeprobeerd. Het printen van het model koste 21,60 constructiema-teriaal + 14,40 supportmateriaal + 7,56 BTW =43,56. Dit is iets duurder dan ik eigenlijk verwacht had. (35 euro)

Shapeways SLS printEr gaat ook nog een print via Shapeways gemaakt worden (Strong white & Flexible). Ik kreeg eerst een e-mail terug over dat het model een fout bevatte: ‘Unintentional Loose Shells’. Omdat het de wielen die los van de body moeten kunnen draaien is dit de bedoe-ling, dus niet ‘unintentional’. Via ‘Print it anyway’ is alsnog opdracht gegeven de print te maken.

35

Evaluatie van de workflowHet verkennen van de vormenModellen zijn met ZBrush makkelijk op te zetten, ook kan er makkelijk gebruik worden gemaakt van referentiemateriaal met behulp ‘Image Plains’ of door de interface trans-parant te maken. Posing van verschillende onderdelen ten opzichte van elkaar is vrij eenvoudig. Symmetrie is goed toe te passen. ZBrush is ideaal voor het bewerken van meshes. Het is leuk om poppetjes in verschillende poses te plaatsen om een idee te krij-gen van de verhoudingen van het ontwerp. De motorfiets krijgt makkelijker vorm, door eventjes een poppetje in een stoere rijhouding te plaatsen.

Het kiezen van printersIk heb mijn printerkeuze voor een groot deel laten leiden door de medewerkers van het Fablab. Dit omdat 3D printen gepaard gaat met veel parameters waar een leek geen verstand van heeft. Goed printen blijft een ervaringsvak, vandaar dat een beetje consult op het gebied van ontwerp en keuze van techniek geen kwaad kan. 3D printen staat toch nog wel redelijk in de kinderschoenen, zelfs met versie 10 van de printersoftware bevat de software veel fouten en loopt deze vaak vast. 3D printing staat toch nog wel redelijk in de kinderschoenen, want ook voor de medewerkers van het Fablab is elk nieuw model een nieuwe uitdaging. Het voordeel van het Fablab is het open inloopuur, je hebt echt het gevoel dat de medewerkers je graag willen helpen. Shapeways werkt snel en vanaf thuis. Wel zou de feedback op het ontwerp iets beter kunnen.

Het printen zelfHet laden van de printerbestanden op de Objet printer was geen moeite, wel moest het model nog een factor 10 geschaald worden, terwijl in principe het model vanuit ZBrush goed was uitgevoerd. Op de Dimension ging het lastiger. Mijn oorspronkelijke STL be-stand was te groot, dus ik moest een nieuwe maken. De software werk goed met bestan-den met minder dan 150k points. Shapeways leest de bestanden automatisch goed in tot 1 miljoen points.

36

ConclusieIs ZBrush een geschikte ontwerptool voor het maken van modellen die geschikt zijn voor 3D printing voor industrieel ontwerpers? Hoe ziet de workflow eruit om een 3D print te maken en waarop baseer je de keuze voor de printer? Hoe verhouden de eindresultaten zich ten opzichte van elkaar en hoe verhouden deze zich tegenover het ontwerp?

ZBrush is sterk in het wijzigen van mesh bestande dus goed voor verkenningZBrush werkt met hele gedetailleerd bestanden en kan deze moeiteloos samenvoegen en remeshen. ZBrush is dus een erg handzame tool voor het wijzigen van vormen. Indien een bepaald onderdeel dat met een ander programma gemaakt is, net iets dikker moet zijn, kan het deze vrij eenvoudig aanpassen.

… Maar zwak in het werken met exacte matenMet exacte maten werken is eigenlijk niet heel goed mogelijk. Eigenlijk heb je steeds geen idee van de exacte maat van het onderdeel waar je mee bezig bent. Het enige dat je kunt beoordelen is een verhouding. Meten kan wel door gebruik te maken van de maat-verdeling op de transpose tool, echter meet deze maar in 1 richting en is het nooit hele-maal duidelijk wat er gemeten wordrt. De resolutie van de Deformation sliders van het programma zelf zijn niet fijn af te stellen. Hierdoor is het bijvoorbeeld nooit precies in te stellen wat de exacte hoek moet zijn waarover een onderdeel geroteerd moet worden.

ZBrush is erg geschikt voor het ontdekken van geometrie, maar het blijft altijd in een Mesh omgeving werken. Indien er toch engineering doelen zijn, moet het model heront-worpen worden met een CAD programma als Rhino of Solidworks. Wel is dit vrij makke-lijk te doen omdat de vorm al bekend is en het model in 3D in te laden is en dus vanuit alle aanzichten over te trekken is.

Printmethode kiezen.De vier meest gebruikte printmethodes zijn SLA, SLS, Inkjet en FDM. Deze hebben alle-maal hun eigen kenmerken en de keuze voor een bepaalde printmethode hangt af van de toepassing. Voor de toekomst van 3D printing heb ik het meeste vertrouwen in de Inkjet methode. De mogelijkheid om verschillende materialen op hetzelfde moment te printen biedt erg veel functionaliteit. Als de toepassing groter wordt, zullen de materialen ook vanzelf goedkoper worden. Het kiezen van de printer was makkelijker dan aanvankelijk werd gedacht. Printerttypes hebben best wel duidelijke restricties in wat mogelijk is en wat niet. Toch blijft het altijd wel een beetje compromissen sluiten tussen het aanpassen van het model aan een printer en het kiezen van een printer bij het model.

Kwaliteit van de printsDe kwaliteit van beide resultaten is hoog genoeg voor de afmeting waarin ze ontworpen zijn. Voor de mate van complexiteit van het ontwerp, is er bij beide prints weinig de-tail verloren gegaan. De oren van de stier zijn bijvoorbeeld goed zichtbaar, de lijnen die vloeiend moeten zijn, zijn ook echt vloeiend en de lijnen die strak moeten zijn, zijn ook echt strak. De wielen zijn aardig rond en de oppervlaktekwaliteit is behoorlijk goed.

37

AanbevelingenHet project is redelijk voorspoedig verlopen, toch zijn er wel een aantal dingen waarover aanbevelingen te doen zijn

Algemene aanbevelingenIk zou zeker elke industrieel ontwerper aan willen raden om eens te kijken naar ZBrush. In verslag is slechts een fractie van de totale functionaliteit aan de orde gekomen, maar het biedt veel meer mogelijkheden. ZBrush kan ook goed gebruikt worden voor het schil-deren en het maken van UV maps. Als je een keer een verpakking o.i.d. moet ontwerpen, kun je hier heel goed ZBrush bij gebruiken. Ook als een deel van het materiaal bijvoor-beeld voorzien dient te worden van kreukeltjes e.d.

Graag had ik de SLS print van Shapeways ook nog in dit verslag opgenomen, maar hier-over zal in de presentatie nog wel even op in worden gegaan. SLS is doordat objecten hol geprint kunnen worden in de praktijk vaak toch een rendabele printtechniek.

Er bestaan nog veel meer printtechnieken en printers. De in dit verslag besproken prin-ters zijn de printers die in eerste instantie geschikt leken te zijn voor het doel van deze opdracht.

Ik had eigenlijk misschien nog wel beter moeten kijken naar de mogelijkheden op de UT zelf, aangezien deze printers ook door studenten gebruikt kunnen worden. Omdat een vriend van mij voor het Fablab werkt en omdat er daar een open inloop is, was het voor mij heel automatisch om daar mijn print te maken, maar voor andere mensen kan dit anders zijn. Mogelijk bestaan er meer printers op de UT, maar tussen het overzicht zag ik zelf geen geschikte printer voor mijn model. Er is helaas geen overzichtspagina op internet beschikbaar waarop te vinden is waar bepaalde printers (en andere machines) zich bevinden, welke personen verantwoordelijk zijn en wanneer de printers te gebrui-ken zijn en tegen welke kosten.

Aanbevelingen over ontwerprichtlijnen3D printing kan duur en goedkoop. Een complex model vereist in de regel een duurdere printmethode, omdat ze vaak veel ondersteuning nodig heeft. Waar ondersteuningsma-teraal aangebracht wordt, is de kwaliteit minder. Probeer een ontwerp dus zo te maken dat deze geen ondersteuning vereist, of ontwerp een model waarop je handmatig de ondersteuning aanbrengt op plekken waar de kwaliteit minder mag zijn.

Print bij FDM geen verticaal georiënteerde assen, deze zijn vrij zwak. Horizontaal geori-enteerde assen zijn weliswaar minder rond, maar wel steviger. De regel: minimale hori-zontale breedte>4 keer de laagdikte geldt voor wanden, niet voor assen. Om de minimale diameter van een as te bepalen, kun je beter gebruik maken van minimale diameter>6 keer de laagdikte.

Breng in een model geen Interlocking parts aan als dit niet per sé nodig is. Het interloc-ken van parts beperkt je erg in het kiezen van een printer. Nylon is vrij flexibel, wat klik-verbindingen en het uitbuigen van onderdelen mogelijk maakt. Met SLA kunnen ook erg gedetailleerde modellen gemaakt worden tegen een redelijk lage prijs. Indien een model voorzien is van interlocking parts, is deze methode al niet meer geschikt.

38

Probeer de kracht te gebruiken van meerdere methodes samen. Geen enkele methode scoort op alle fronten goed, dus door technieken gecombineerd in te zetten kan het beste van alle methodes genomen worden.

ReferentiesThe economist, 2012 A third industrial revolution (http://www.economist.com/node/21552901)

FuturistSpeaker 2 Billion Jobs to Disappear by 2030 (http://www.futuristspeaker.com/2012/02/2-billion-jobs-to-disappear-by-2030/)

Intermediair, 2013 (http://www.intermediair.nl/weekblad/20130207/#11)

3Dprinter.net, 2014 AutoDesk’s Carl Bass Inside 3D Printing Keynote Expands Focus to Digital Fabrication (http://www.3dprinter.net/autodesk)

Bradley Rothenberg, (http://www.bradleyrothenberg.com)

Raising Geeks, 2014 The Maker Movement (http://www.raisinggeeks.com/blog/maker-move-ment/)

Forbes, 2014 The Future Of 3D Printing And Manufacturing (http://www.forbes.com/fdc/welco-me_mjx.shtml)

Augmented Reality Trends,2014 Will 3D Printing be used for Mercedes S-Class? (http://www.augmentedrealitytrends.com/3d-printing/mercedes-s-class.html)

Nanonscale printing, 2012 (http://www.amusingplanet.com/2012/04/amazing-nanosca-le-3d-printing.html)

Behrokh Khosnevis, 2014 3D Printer Builds House In 24 Hours (http://www.businessinsider.com/3d-printer-builds-house-in-24-hours-2014-1)

DShape, 2012 (http://www.solidsmack.com/fabrication/the-rygo-biggest-3d-print-in-north-america/)

Pixologic (http://pixologic.com)

Shapeways (https://www.shapeways.com)

Michael Kasten 2014, Why Use NURBS Surface Modeling...? (http://www.kastenmarine.com/why_NURBS.htm)

Weiyin Ma, 2004 Subdivision surfaces for CAD—an overview (http://kowon.dongseo.ac.kr/~lbg/web_lecture/grapprog/20082/WeiyinMa.pdf)

Tony DeRose & Michael Kass & Tien Truong, Subdivision Surfaces in Character Animation (http://graphics.pixar.com/library/Geri/paper.pdf)

PP3D, FDM Resolution Specs (http://www.pp3dp.com/forum/viewtopic.php?f=2&t=956)

Additive3D, Vergelijkingstabel groot aantal printers. (http://www.additive3d.com/3dpr_cht.htm)

Autodesk 123D, (http://www.123dapp.com)

40

3D HUBS (http://www.3dhubs.com)

Michael Groenendyk, 2013 Emerging Data Visualization Technologies for Map and Geography Libraries: 3-D Printing, Holographic Imaging, 3-D City Models, and 3-D Model-based Animations (http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/15420353.2013.821436)

Makezine, 2013 Top Ten Tips: (Designing Models For 3D Printing http://makezine.com/2013/12/11/top-ten-tips-designing-models-for-3d-printing/)

I.Materialise Design Guide for 3D printing with various materials (http://i.materialise.com/ma-terials/)

3dprinters, 2014 Hoe werkt een 3D printer (http://www.3dprinters.nl/hoe-werkt-een-3d-prin-ter/)

Printing the future , 3D World magazine juli 2014 p. 40-47

FDM, wiki (http://nl.wikipedia.org/wiki/Fused_deposition_modeling)

EOS, fabrikant van SLS printers (http://www.eos.info/systems_solutions/software)