Создание архитектурных макетов: от дома до деревьев

Архитектурный макет — это объемное представление проектируемого или уже построенного дома, комплекса зданий или целого города. Макеты — необходимая часть проектирования, с их помощью дизайнер или застройщик оценивает композицию и гармоничность здания, а также наглядно демонстрирует проект заказчику.

Макеты делают на компьютере, что упрощает процесс и экономит ресурсы. 3D-печать позволяет быстро и экономно представить наглядный макет заказчику. В этой статье мы рассмотрим особенности архитектурных моделей и объемной печати.

Мы создаем и печатаем архитектурные макеты любой сложности. Закажите услугу в студии промышленного дизайна KLONA.

Архитектурный макет здания в 3D-модели: преимущества

Архитектурные модели — сложный продукт со множеством мелких деталей, и при их создании нужно учитывать целый ряд нюансов. Создание реального архитектурного макета требует порой многих недель и сотен долларов. Но 3D-печать значительно удешевляет стоимость проекта. К тому же, на создание моделей уходит несколько часов, а не недель.

Архитектурные компании уже много лет используют CAD (Computer Aided Design) для создания проектов. Если студия решит установить 3D-принтер, ей не потребуется вносить изменения в программное обеспечение. Достаточно подсоединить устройство к компьютеру.

Трехмерные модели позволяют архитекторам работать свободнее, не боясь сделать ошибку, и проекты получаются намного точнее реальных макетов. Рендеринг 3D-моделей на принтере идет быстро и со значительной экономией ресурсов. Такая визуализация — нагляднее и ближе к реальности, чем эскизы, чертежи и цифровые макеты.

Поэтому 3D-принтеры быстро завоевали признание в индустрии, и все больше студий пользуются ими в самых различных целях — вплоть до печати реальных объектов городской архитектуры.

Дом, напечатанный на 3D-принтере Apis Cor.

Кстати, в 3D-печати зданий проявляется еще одно направление современной науки: бионика в архитектуре — макеты, структура зданий, а также их форма, повторяющая природу. Например, при создании легких и в то же время прочных стен берут за образец структуру костей. В апреле 2014 года китайцы реализовали проект дешевых домов, распечатанных на 3D-принтере. Ниже на фотографии видна структура стен, сделанная по примеру костной ткани.

Читайте также: «Создание архитектурных макетов: новые реалии, новые возможности»

Архитектурные макеты на 3D-принтере: выбор программы

Архитектурные макеты на компьютере создаются с помощью ряда программ. Одной из лучших считается CAD (Computer Aided Design), вернее, ее подвид ArchiCAD — программа, сделанная Graphisoft специально для архитекторов. В ней делаются 2D- и 3D-эскизы, модели на основе эскизов с добавлением фотореалистичных текстур, и визуализация проекта. Программа моделирует не только отдельные здания и интерьеры, но и комплексы городских зданий.

Моделирование в ArchiCAD

Другие программы для архитекторов:

• Revit;
• AutoCAD Architecture;
• AutoCAD Civil 3D — больше подходит для инженерных коммуникаций;
• Chief Architect — лучше справляется с дизайном дома;
• Rhino3D;
• CATIA;
• SketchUp — помогает с архитектурными набросками и эскизами;
• 3D Studio Max;
• Solidworks — больше подходит для инженеров.

Frank Gehry использует CATIA в своей работе

Архитектурный макет дома: выбор масштаба

После планирования модели следующий шаг — выбор масштаба, который лучше всего подходит к конкретному проекту. На это решение влияет два фактора: площадь и детализация. Если нужно показать большие районы, например, архитектурные макеты городов, устанавливают масштаб 1:500 или 1:1000. Тогда модель не будет слишком крупной и легко обозримой.

Для единичного здания выбирают масштаб 1:200 или 1:100. На таком масштабе получается довольно подробная детализация, и будут хорошо видны окна, двери и балконы. Для показа лишь части дома подойдет масштаб 1:20 — 1:50. Чем крупнее масштаб, тем больше деталей можно различить.

Мы распечатаем даже архитектурный макет Киева. Закажите услугу в студии промышленного дизайна KLONA.

3D-модель Сан-Франциско.

Как сделать архитектурный макет: дома, района, города

Создание модели в любой программе идет по одним и тем же принципам. Здание или комплекс зданий собираются из элементов: окон, дверей, стен, потолков и полов, и так далее. В одной модели содержится сотни и даже тысячи элементов — количество зависит от объекта макетирования и вкуса архитекторов. Разные дизайнеры включают различные элементы в свое творение.

Этапы создания модели:

• конструирование герметичных твердых каркасов;
• удаление лишних дыр;
• проверка топологии и подсчет полигонов;
• инвертирование нормалей;
• нахождение перекрывающихся поверхностей;
• удаление движущихся элементы;
• мельчайшие элементы для печати (SPF);
• усиление и поддержка;
• архитектурный макет должен быть полым;
• удаление ненужной геометрии.

Моделирование здания в CAD.

Создание непроницаемых элементов и удаление провалов

3D-принтеры любят, когда им дают модели, состоящие из геометрически правильных объектов, — каркасов. Элементы не должны быть проницаемыми, например, шестигранник имеет все шесть граней. Если у него лишь пять граней, значит, это открытый каркас с дырой. Геометрия с дырками часто печатается некорректно.

При удалении дырок используют правило: все смежные треугольники имеют две общие вершины. Тем самым достигается сплошная поверхность без провалов. Их удаляют специальными приложениями и вручную.

Слева — низкое число полигонов, справа — высокое

Провалы в поверхности также бывают из-за конверсии файлов из одного формата в другой. Иногда количество пропущенных или искаженных полигонов настолько велико, что приходится выравнивать их вручную. Программные приложения хорошо справляются лишь с внешними поверхностями, поэтому важно самому просматривать проект.

Чем больше простых элементов, тем лучше. С большим количеством каркасов легко исправить один за другим и устранить все ошибки. Чем меньше элементов, тем труднее бывает исправить пробелы.

Элементы с различной текстурой

Проверка топологии и подсчет полигонов

Проверка топологии и подсчет полигонов нужны, чтобы обеспечить качественную печать. Чем меньше полигонов, тем меньше размер файла, и принтеру легче справиться с заданием. Чтобы сделать очень гладкую модель, можно сделать 10 000 полигонов или 2 500. Распечатанная модель на ощупь будет казаться одинаково гладкой в обоих случаях.

Читайте также: «Будущее 3D-печати или изобретение, которое изменит все»

Инвертирование нормалей

Большинство трехмерных моделей состоит из треугольных полигонов. У каждого полигона имеется три точки и нормаль — невидимая линия, перпендикулярная поверхности полигона. Они говорят принтеру, каким образом добавлять материал.

Если нормали смотрят наружу, как положено, то принтер добавит материал снаружи. Если нормали смотрят внутрь, то результатом станет сжатие материи. К счастью, большинство программ для моделирования автоматически исправляют все нормали.

Удаление перекрывающихся поверхностей и движущихся элементов

Совпадающие, дублирующие друг друга поверхности доставляют кучу проблем. Из-за них результат печати становится непредсказуемым. К примеру, две стены составляют угол дома — обычно это не проблема. Но если они имеют разные текстуры, то поверхности стен отличаются друг от друга. Элементы совмещаются непредсказуемым образом, что скажется на характеристиках печати. Поэтому следует избегать этого: правильно совмещать плоскости с одинаковыми текстурами и выбирать качественные принтеры.

Это же относится к движущимся элементам и точкам — нужно удалять их, поскольку они нежелательно влияют на печать.

Самые маленькие элементы печати (Smallest Printable Feature, SPF)

Что является самой маленькой печатной единицей для 3D-принтера? Это зависит от масштаба и сложности проекта. Обычно для несущих элементов самые маленькие детали составляют 3-5 мм, для орнаментов и тонких составляющих (окон, дверей, колонн) — 0.5-1 мм. Но все-таки, размеры индивидуальны для каждого макета.

Усиление и поддержка

Некоторые детали макета требуют искусственной поддержки и усиления из-за своей тонкости. Чересчур изящные элементы могут не выжить в процессе извлечения из принтера, полировки и встраивания в модель. Интегрированная поддержка остается внутри макета — добавление дополнительных арок и колонн, утолщение дверей и окон. Второй способ спасения модели — элементы, удаляемые после завершения отделки. Например, свесы крыши нужно чем-то поддерживать, потому что они часто обламываются при извлечении макета.

Как работает 3D-принтер.

Полая модель и удаление ненужной геометрии

В случаях, если важно показать внешний вид макета, то для экономии материалов и уменьшения веса разумно будет убрать все лишнее внутри модели.

Чем больше элементов, тем лучше — но лишние части зря расходуют материал и время на их печать. Лучшие архитектурные макеты имеют очень простую структуру.

Читайте также: «Методы и сроки производства изделий из пластика»

Архитектурный макет: цена

Цена архитектурного проекта зависит от:

• детализации и сложности модели;
• склейки составных частей;
• окраски;
• установки подсветки;
• вида пластика и других материалов для 3D-принтера.

В одних случаях можно сэкономить на пустотелых моделях, а в других — на печати из отдельных частей. Цена обговаривается в каждом отдельном случае. Архитектурные макеты в Украине обычно стоят от 5 грн за один грамм потраченного пластика. Цена повышается в случае, если требуется ювелирная печать, например, статуэтки и украшения. Некоторые студии устанавливают минимальный заказ — к примеру, от 50 грн. Срок печати макета — 3-5 дней из-за высокой сложности и большого количества элементов.

Нет ничего проще, чем заказать архитектурный макет и его 3D-печать. Смотрите наш сайт и звоните в студию промышленного дизайна KLONA, чтобы узнать наши цены.