{"id":576,"date":"2019-12-23T09:17:20","date_gmt":"2019-12-23T09:17:20","guid":{"rendered":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/?p=576"},"modified":"2021-03-24T11:38:52","modified_gmt":"2021-03-24T11:38:52","slug":"spaceclaim-3d-tulostus-skannaus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2019\/12\/23\/spaceclaim-3d-tulostus-skannaus\/","title":{"rendered":"ANSYS SpaceClaim 3D-tulostettavien tai 3D\u2013skannattujen mallien k\u00e4sittelyss\u00e4"},"content":{"rendered":"

ANSYS SpaceClaim on 3D-mallinnusohjelma, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n erityisesti ANSYS FEM-laskentamallien mallinnukseen ja esik\u00e4sittelyyn. SpaceClaim on kuitenkin saatavilla my\u00f6s erillisen\u00e4 ohjelmistona ja on varsin k\u00e4ytt\u00f6kelpoinen 3D-mallinnusohjelma moneen muuhunkin tarpeeseen. SpaceClaim perustuu \u201dsuoramallinnukseen\u201d, jossa malliin ei sis\u00e4lly perinteist\u00e4 piirrehierarkiaa. T\u00e4st\u00e4 johtuen SpaceClaim ei sovellu niink\u00e4\u00e4n perinteiseen koneensuunnitteluun tai muuhun 3D-tuotesuunnitteluun, jossa piirteet ja piirteiden pohjalla olevat luonnokset (sketch) halutaan pit\u00e4\u00e4 tallessa, vaan ohjelma on tarkoitettu 3D-mallien nopeaan ja intuitiiviseen mallintamiseen ja muokkaamiseen. Hyvi\u00e4 k\u00e4ytt\u00f6kohteita SpaceClaimille ovat mm. FEM-laskentamallin luominen olemassa olevan 3D-geometrian pohjalta, 3D-skannatun mallin takaisinmallinnus (reverse engineering) ja 3D-mallin (skannatun tai toisella ohjelmalla mallinnetun) muokkaus 3D-tulostusta varten. T\u00e4ss\u00e4 kirjoituksessa ei k\u00e4sitell\u00e4 FEM-laskentamallien luomiseen liittyvi\u00e4 ominaisuuksia ja toimintoja. My\u00f6s 3D-mallin luominen \u201dpuhtaalta p\u00f6yd\u00e4lt\u00e4\u201d onnistuu, varsinkin jos tavoitteena ei ole tehd\u00e4 parametrista mallia.  Kuvassa 1 on esitetty SpaceClaimilla mallinnettu kappale, joka 3D-tulostettiin muovin multimateriaalitulostimella.<\/p>\n

\"\"
Kuva 1. SpaceClaimilla \u201dpuhtaalta p\u00f6yd\u00e4lt\u00e4\u201d mallinnettu kappale<\/figcaption><\/figure>\n

3D-skannatun mallin takaisinmallinnuksen (reverse engineering) kannalta SpaceClaimin oleellisia ty\u00f6kaluja ja toimintoja ovat erilaiset valintatekniikat, mallin orientointi ja solid -mallin luonti skannatusta (STL-muotoisesta kolmiopinta-) mallista sketch-ty\u00f6kaluja k\u00e4ytt\u00e4en. Valintatekniikat eroavat kolmiopintamallia ty\u00f6st\u00e4ess\u00e4 jossain m\u00e4\u00e4rin tavanomaisten 3D-mallien k\u00e4sittelyst\u00e4. Erityisesti Pull (extrude\/hole) ja Move -ty\u00f6kalujen kanssa t\u00e4ytyy olla tarkkana, k\u00e4ytt\u00e4ytyyk\u00f6 ymp\u00e4r\u00f6iv\u00e4 malli halutulla tavalla tietty\u00e4 kohtaa k\u00e4sitelt\u00e4ess\u00e4. Mallin orientoinnilla tarkoitetaan mallin k\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4 ja\/tai asettelua haluttuun koordinaatistoon ja asemaan. Orientointia varten SpaceClaimissa on useita vaihtoehtoisia toimintatapoja ja ty\u00f6kaluja. Orient Mesh \u2013ty\u00f6kalu on k\u00e4ytt\u00f6kelpoinen, jos skannatussa mallissa on ehji\u00e4 suoria tai sylinterim\u00e4isi\u00e4 pintoja. Toinen yleisesti k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4 tapa on tehd\u00e4 orientointi manuaalisesti hy\u00f6dynt\u00e4en aputasoja (Plane) tai sylinterim\u00e4isten kappaleiden kanssa apuakseleita. Skannatusta mallista voidaan luoda \u201dt\u00e4ydellinen\u201d solid-geometria k\u00e4ytt\u00e4en SpaceClaimin sketch-ty\u00f6kaluja. Solid-mallia voidaan t\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 esimerkiksi uusien ty\u00f6kuvien tekemiseen (tilanteessa, jossa alkuper\u00e4isi\u00e4 kuvia ei ole saatavilla syyst\u00e4 tai toisesta). Solid-malliin on helppo tehd\u00e4 haluttuja muutoksia geometriaan, koska nyt mallin piirteiden muokkaaminen toimii kuten Solid-malleissa yleens\u00e4 (toisin kuin kolmiopintamalleissa). Kuvassa 2 on esitetty yksi esimerkki sketch-ty\u00f6kaluja hy\u00f6dynt\u00e4en tehdyst\u00e4 Solid-mallista.<\/p>\n

\"\"
Kuva 2. Vasemmalla 3D-skannattu malli SpaceClaimissa, oikealla skannatun mallin pohjalta luotu takaisinmallinnettu \u201dt\u00e4ydellinen\u201d 3D-solid-geometria<\/figcaption><\/figure>\n

Erityisen hy\u00f6dyllinen ty\u00f6kalu 3D-skannattuja malleja k\u00e4sitelt\u00e4ess\u00e4 on Skin surface. T\u00e4ll\u00e4 ty\u00f6kalulla voidaan luoda rajattuja NURBS-pintoja STL-mallin pohjalta. N\u00e4in saadaan luotua kevyit\u00e4 ja helposti k\u00e4sitelt\u00e4vi\u00e4 pintamalleja verrattuna raskaisiin kolmiopintamalleihin. N\u00e4it\u00e4 pintamalleja pystyy k\u00e4sittelem\u00e4\u00e4n mukavasti my\u00f6s muilla mallinnusohjelmilla (esim. SolidWorks, Inventor). Toimenpiteess\u00e4 mallin tarkkuus k\u00e4rsii verrattuna skannattuun dataan, mutta s\u00e4ilyy kuitenkin k\u00e4ytt\u00f6kelpoisena useisiin tarkoituksiin. Kolmiopintamallista voidaan luoda my\u00f6s Solid-malli Skin surface-pintoja k\u00e4ytt\u00e4en, kun koko malli k\u00e4yd\u00e4\u00e4n l\u00e4pi muodostaen Skin surface-pinnat jokaisesta alueesta. Solid-mallin tekeminen Skin surface-pintoja hy\u00f6dynt\u00e4en edellytt\u00e4\u00e4, ett\u00e4 aihiona toimiva (3D-skannattu) kolmiopintamalli on yhten\u00e4inen tai esik\u00e4sitelty yhten\u00e4iseksi kolmiopintamallien korjausty\u00f6kaluilla. Kuvassa 3 on esimerkki pintageometrian luomisesta 3D-skannatusta mallista k\u00e4ytt\u00e4en Skin surface-ty\u00f6kalua.<\/p>\n

\"\"
Kuva 3. 3D-skannattu malli ja skin surface-pinnan luonti halutusta geometriasta<\/figcaption><\/figure>\n

SpaceClaim on hy\u00f6dyllinen ohjelma my\u00f6s valmistellessa mallia 3D-tulostusta varten. 3D-tulostuksen kannalta olennaisia ty\u00f6kaluja ovat mm. mallin komponenttien erottaminen ja liitt\u00e4minen (kolmiopintamalleissa), ep\u00e4t\u00e4ydellisen kolmiopintamallin korjaaminen, kolmiopintojen k\u00e4sittely: pursotus (pulling), siirto (move), piirteiden yhdist\u00e4minen, v\u00e4hent\u00e4minen, leikkaaminen, Copy-Paste toiminnot, sein\u00e4m\u00e4npaksuuden lis\u00e4\u00e4minen kolmiopintamalliin, sein\u00e4m\u00e4npaksuuksien tarkistus, kolmipintojen parantamistoiminnot (muoto, m\u00e4\u00e4r\u00e4, sijainti) ja Shrinkwrap-toiminto. Kuvassa 4 on esimerkki sein\u00e4m\u00e4npaksuuden lis\u00e4\u00e4misest\u00e4 kolmiopintamalliin.<\/p>\n

\"\"
Kuva 4. Sein\u00e4m\u00e4npaksuuden lis\u00e4\u00e4minen STL-pintamalliin<\/figcaption><\/figure>\n

Shrinkwrap-ty\u00f6kalua k\u00e4ytt\u00e4en voidaan yhdist\u00e4\u00e4 useasta komponentista koostuva malli (STL tai solid) yhten\u00e4iseksi kolmiopintamalliksi (STL-verkkomalliksi). N\u00e4in muodostettavan mallin tarkkuus on s\u00e4\u00e4dett\u00e4viss\u00e4 Shrinkwrap-ty\u00f6kalun parametreilla. Ty\u00f6kalu on k\u00e4ytt\u00f6kelpoinen esimerkiksi, jos halutaan tehd\u00e4 3D-tulostamalla pienoismalli monimutkaisesta konstruktiosta, jonka osien ei kuitenkaan ole tarpeen olla liikkuvia (toiminnallisia) eik\u00e4 t\u00e4ydellisen mittatarkkoja. Shrinkwrap-ty\u00f6kalua k\u00e4ytt\u00e4en voitaisiin tehd\u00e4 vaikkapa 3D-tulostettava pienoismalli jostain useita osia ja mekanismeja sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4st\u00e4 koneesta tai arkkitehtonisesta kohteesta kuten muodoltaan monimutkaisesta rakennuksesta. Kuvassa 5 on esitetty esimerkki Shrinkwrap-ty\u00f6kalulla tehdyst\u00e4 mallista (kuvassa oikealla).<\/p>\n

\"\"
Kuva 5. Mallin komponenttien yhdist\u00e4minen yhten\u00e4iseksi STL-verkkomalliksi k\u00e4ytt\u00e4en Shrinkwrap-ty\u00f6kalua<\/figcaption><\/figure>\n

Sen lis\u00e4ksi, ett\u00e4 SpaceClaimilla voidaan tehd\u00e4 pintamalleista onttoja tietyn sein\u00e4m\u00e4npaksuuden omaavia malleja, kuten kuvassa 4 n\u00e4htiin, voidaan mallille antaa my\u00f6s erilaisia infill-t\u00e4ytt\u00f6j\u00e4. Esimerkkej\u00e4 erilaisista infill-t\u00e4yt\u00f6ist\u00e4 (kuten hilarakenne tai hunajakenno) on esitetty kuvassa 6.<\/p>\n

\"\"
Kuva 6. Erilaiset mallin infill t\u00e4yt\u00f6t, esim. hilarakenne tai hunajakenno<\/figcaption><\/figure>\n

Kuvassa 7 on esitetty kappale, josta 3D-skannaamalla saatua verkkomallia on muokattu SpaceClaimissa 3D-tulostusta varten. Spaceclaimissa kappaleen tarkkuutta on pienennetty mallinnusk\u00e4sittelyn kevent\u00e4miseksi, kappale on jaettu kahteen osaan, kappale on tehty ontoksi ja sille on annettu sein\u00e4m\u00e4npaksuus ja kappaleeseen on lis\u00e4tty ruuvinrei\u00e4t ja j\u00e4ykisteet. Kuvassa oikealla on kappale 3D-tulostettuna ja asennettuna lopullisessa k\u00e4ytt\u00f6kohteessaan eli k\u00e4teen istuvana keitti\u00f6veitsen kahvana.<\/p>\n

\"\"
Kuva 7. 3D-skannattu ja tulostettu keitti\u00f6veitsen kahva, jonka suunnittelussa on k\u00e4ytetty ANSYS SpaceClaimia<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

3D-skannatun datan pohjalta teht\u00e4viin mittauksiin ANSYS SpaceClaim soveltuu huonosti. T\u00e4m\u00e4n tyyppist\u00e4 ty\u00f6t\u00e4 varten on olemassa siihen suunniteltuja ohjelmistoja, kuten esimerkiksi Savonialla k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 oleva InnovMetricin Polyworks Inspector. Lis\u00e4\u00e4 tietoa 3D-skannauksesta ja mittauksista l\u00f6ytyy aiemmista blogikirjoituksista: https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2018\/08\/28\/3d-skannaus-osa-1-2-3d-skannaus-valmistavan-teollisuuden-tyokaluna\/<\/a> ja https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2019\/01\/29\/3d-skannauksesta-3d-skannaus-ja-3d-tulostus\/<\/a> .<\/p>\n

 <\/p>\n

Simo M\u00e4kinen
\nTKI-asiantuntija
\nSavonia-ammattikorkeakoulu<\/p>\n

 <\/p>\n\n\n

\"\"<\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

ANSYS SpaceClaim on 3D-mallinnusohjelma, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n erityisesti ANSYS FEM-laskentamallien mallinnukseen ja esik\u00e4sittelyyn. SpaceClaim on kuitenkin saatavilla my\u00f6s erillisen\u00e4 ohjelmistona ja on varsin k\u00e4ytt\u00f6kelpoinen 3D-mallinnusohjelma moneen muuhunkin tarpeeseen. SpaceClaim perustuu \u201dsuoramallinnukseen\u201d, jossa malliin ei sis\u00e4lly perinteist\u00e4 piirrehierarkiaa. T\u00e4st\u00e4 johtuen SpaceClaim ei sovellu niink\u00e4\u00e4n perinteiseen koneensuunnitteluun tai muuhun 3D-tuotesuunnitteluun, jossa piirteet ja […]<\/p>\n","protected":false},"author":4267,"featured_media":581,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[12,5,48,47],"class_list":["post-576","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-3dtik","tag-3d-skannaus","tag-3d-tulostus","tag-infill","tag-spaceclaim"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/576","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4267"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=576"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/576\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":969,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/576\/revisions\/969"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media\/581"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=576"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=576"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=576"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}