D СКУЛЬПТИНГ

3D СКУЛЬПТИНГ

Диана Жанатқызы Сапар

Студентка группы 109 - Ветеринарная санитария

г. Астана, АО «Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина»

В настоящее время, время высоких технологий, понятие компьютерной графики неразрывно связано с нашей жизнью. Появление новых технологий моделирования воплотило давнишнюю мечту 3D-художников. Они мечтали создавать трехмерные объекты точно так же, как скульптор работает с глиной. Аналогичный подход был применен к созданию трехмерной графики. В таких программах, как Zbrush, используются инструменты (виртуальные кисти), которые наслаивают материал на объект, а также деформируют поверхность или искажают ее особым образом. Трехмерный скульптинг позволил художникам очень быстро воссоздавать органические формы, лица персонажей, трехмерные модели животных, растений и так далее. 3D-скульптинг необходим там, где невозможно или очень сложно проектировать объекты. Несмотря на очевидную пользу инструментов 3D-скульптинга, на рынке программного обеспечения довольно долго вообще не было альтернативы, и единоличным лидером трехмерной лепки была программа Zbrush. Однако со временем картина стала меняться. Многие профессиональные редакторы включили подобный класс инструментов в свой арсенал, а усилиями отдельных энтузиастов стали появляться и бесплатные утилиты (Sculptris, Meshmixer и прочие), реализующие тот же принцип создания 3D-моделей с помощью виртуальных кистей.

О возможности использования бесплатного онлайнового сервиса разработчики трехмерной графики могли только мечтать. С появлением поддержки WebGL в браузерах мечта стала явью. Проект под названием SculptGL позволяет творить с помощью одного лишь браузера. Технология WebGL дает возможность задействовать потенциал видеокарты, поэтому стоит отметить, что в том, насколько комфортной будет работа SculptGL. Трехмерный редактор SculptGL разработал Stephane Ginier, начав его делать как студенческий проект на C++. Со временем автор переориентировал редактор, сделав его облачным. Конечно, SculptGL не имеет столь мощного инструментария, как Zbrush, но тоже позволяет моделировать в режиме реального времени, используя инструменты статического, адаптивного и динамичного редактирования топологии модели. В распоряжении любителя 3D имеется небольшой запас шейдеров и с десяток основных типов кистей для масштабирования, выдавливания, наслаивания, вращения, сглаживания и прочих действий, производимых над обрабатываемой 3D-поверхностью.

В будущем трехмерная печать изменит нашу повседневную жизнь. Уже сегодня с помощью 3D-печати делаются любые макеты, проектируются суперкары, строятся дома и даже воспроизводятся живые организмы. Изобретение 3D-печати войдет в историю как одно из наиболее революционных изобретений в жизни человека. Любая вещь, на создание которой раньше уходили дни, недели или даже месяцы, теперь может быть сделана за считаные часы. А когда технические барьеры будут преодолены, человек сможет создавать практически любой предмет - от мебели до электронных устройств. Уже сейчас отдельные энтузиасты и целые исследовательские центры создают с помощью 3D-принтеров самые разные устройства. Технология трехмерной печати называется стереолитография.

3D-печать лишь в последние годы стала менять нашу жизнь. Чак Халл (Charles W. Hull) - изобретатель самой первой технологии трехмерной печати. Метод, опробованный ученым, был очень прост. Жидкий фотополимер наполняет некоторую емкость. По поверхности материала перемещается ультрафиолетовый луч, который заставляет материал в нужном месте становиться твердым. Слой за слоем процесс полимеризации образует твердый объект. В конце семидесятых годов XX века Чак Халл (Charles W. Hull) в своей лаборатории сумел напечатать первый предмет — маленькую чашку. Он был в таком восторге от своего творения, что, несмотря на поздний час, разбудил свою жену и продемонстрировал ей первый образец 3D-печати. Но ни Чак, ни тем более его жена не могли себе представить, во что выльется это открытие. Спустя три десятилетия Халл признался в интервью, что никак не ожидал, что его изобретение окажет влияние на медицину. Уже не вызывает сомнения, что быстрое производство роботизированных протезов, имплантов, лекарств, очков, вспомогательных средств для людей с ограниченными физическими возможностями, не говоря уже про внутренние органы и полноценные части тела, — все это означает переворот в медицине и открытие новых подходов к лечению. Производство имплантатов с помощью 3D-печати — одно из самых перспективных направлений в современной хирургии. С периодичностью в день-два появляются новости о том, что с помощью трехмерной печати был выращен тот или иной орган или сделан новый протез. Чаку Халлу принадлежат более 60 патентов в США, а еще он — автор универсального формата трехмерной печати STL.

Протезирование относится к первым областям медицины, которые серьезно затронула 3D-печать. Современный миоэлектрический протез, который возвращает носителю большинство функций конечности, по карману только состоятельному человеку. Но 3D-принтеры постепенно меняют ситуацию к лучшему. Напечатанные импланты также уже служат своим носителям: фрагменты костей из металлов или пластика и прочие заменители поврежденных тканей помогают восстанавливать тела реальных пациентов. В перспективе их должны сменить аналоги из биоматериалов.

Напечатанные таблетки могут оказывать лучший эффект на состояние здоровья пациента. Пока лекарства продаются по принципу «один размер для всех». 3D-печать же позволит отойти от стандартных форм и доз, чтобы быстро и дешево создавать таблетки с индивидуальными параметрами, которые максимально подходят конкретному человеку или препарату. До создания полноценных органов еще не менее 10 лет, синтезированные в лабораториях ткани уже готовят для безопасных испытаний лекарств. Стало известно, что ученые из Калифорнийского университета напечатали сложнейшую ткань печени — один из последних прорывов в этом направлении. Следующие 10 лет обещают бурный рост индустрии. По данным CNBC, до 2025 года масштаб глобального рынка 3D-печати вырастет до $7 млрд, и половину от этого объема составит именно доля биопечати.

Также 3D-печать помогает создавать монолитные объекты со сложной геометрией вроде деталей с пустотами внутри, тонкими стенками, многочисленными впадинами или гранями. Все эти элементы теперь можно создавать целиком, а не собирать в ущерб надежности из отдельных деталей.

В этих процессах раскрываются все ключевые преимущества 3D-печати от снижения стоимости производства до возможности реализовать непосильные для традиционных технологий проекты. Электротехническая, автомобильная и аэрокосмическая промышленности вместе с другими отраслями машиностроения также выигрывают от внедрения технологий 3D-печати. Выгоду ощущают и конечные потребители. Ведь наряду с повышением скорости и удешевлением производства 3D-принтеры обеспечивают лучшее качество продукции.

В данной статье описаны новые технологии моделирования и печати. Подробно описаны преимущества использования 3D-принтеров.

Список использованной литературы:

1. Farkash, Gil; Dumez, Jean-Nicolas; Frydman, Lucio/Sculpting 3D spatial selectivity with pairs of 2D pulses: A comparison of methods/journal of magnetic resonance Том: 273 Стр.: 9-18 Dec 2016

2. Основы работы в плагине RayFire. cg-school.org – Режим доступа: http://www.youtube.com/watch?v=9RomdSm4XGM

3. Создание дома – Режим доступа: http://www.youtube.com/watch?v=RC96n170xt0

Научный руководитель: доцент, к.ф.-м.н. А.Казешев