Приветствуем всех пользователей Autodesk Fusion 360!

Сегодняшняя статья посвящена инструментам, которые позволяют преобразовать полигональную модель в твердотельную.

Для начала рассмотрим два вида файлов.

Mesh-файл – это полигональный файл (файл-сетка). При полигональном проектировании границы деталей определяются вручную: вводятся координаты точек, которыми ограничивается геометрия детали, точки соединяются рёбрами, рёбра образуют грани, а грани – поверхности. Файлы достаточно примитивны, но до сих пор активно используются как результат сканирования или расчётов и читаются всеми распространёнными САПР. Mesh-файлы невозможно использовать при обработке на станке ЧПУ, их достаточно сложно редактировать из-за большого количества мелких элементов, поэтому появляется необходимость преобразования файла-сетки в твердотельную модель – более гладкую, наглядную и легко редактируемую.

B-rep-файл – твердотельная модель, ограниченная разными геометрическими формами. Твердотельное проектирование используется во всех САПР и позволяет получать достаточно сложные модели.

Рассмотрим простой пример.

Запускаем Fusion 360, открываем модель в формате stl.

Фигура образована разными поверхностями. Отдельно выбрать какую-либо поверхность невозможно, а значит такую фигуру сложно редактировать. Именно для удобства работы с фигурой необходимо преобразовать её в твердотельную модель.

Выделяем фигуру, кликаем правой кнопкой мыши и в списке выбираем команду Mesh to BRep

Фигура стала твердотельной, все грани остались на своих местах, но теперь каждую из них можно выбрать отдельно.

Теперь избавимся от большого количества граней с помощью команды Merdge, которая находится на вкладке Surface.

Выбираем несколько граней, которые хотим объединить, кликаем «ОК».

После объединения граней получаем цельную фигуру, которую, при необходимости, можно редактировать.

Преобразование достаточно простое и подходит не для всех проектов, поэтому переходим к следующему примеру.

У нас есть слепок ступни, который необходимо создать на станке с ЧПУ. Модель должна представлять собой твердотельный объект, а значит, её необходимо преобразовать.

Модель имеет очень мелкую сетку, состоящую из треугольников, и погрешности. Во Fusion 360 есть инструменты, которые позволяют изменить сетку. Команда Reduce снижает количество треугольников, Remesh смешивает треугольники, Smooth увеличивает гладкость поверхности и т. д.

Воспользуемся командой Reduce и уменьшим плотность – треугольников станет меньше.

Изменить сетку модели также можно с помощью других программ, например Autodesk Meshmixer. На картинке ниже с помощью Meshmixer мы сгладили поверхности слепка.

Для следующего примера нам необходимо преобразовать поверхность, состоящую из треугольников, в поверхность из прямоугольников с помощью программы ReCap Photo. Открываем модель, выполняем действия, указанные на картинке, и нажимаем на кнопку Export.

После сохранения снова открываем файл во Fusion 360. Как вы можете заметить, сетка стала крупнее, теперь она состоит их прямоугольников.

Создаём рабочие плоскости, которые будут служить опорой для преобразования модели: кликаем Construct, далее Offset Plane. Указываем расстояние между плоскостями и растягиваем их.

Выравниваем нашу модель относительно плоскостей, задаём необходимый угол.

Выделяем сетку модели, её необходимо конвертировать. Щёлкаем правой кнопкой мыши и в списке выбираем Convert, в типе конвертации должно быть Quad Mesh to T-Spline, далее кликаем «OK». Сетка преобразовывается в форму, которую можно изменять с помощью стандартных инструментов.

На картинке как раз показано изменение фигуры – избавляемся от неровностей.

С помощью команды Freeform Selection обрезаем лишние участки фигуры – кликаем по команде и точками выделяем области, которые необходимо удалить.

Переходим на вкладку Solid, в истории выбираем Body, кликаем правой кнопкой, из списка выбираем Convert. В окне конвертации проверяем тип T-Splines to Brep, кликаем «ОК». В итоге получается поверхность с меньшим количеством участков.

Советуем вам работать с включенной историей для удобного проектирования.

Теперь требуется создать твёрдое тело, которое будет образовывать подошву.

Выбираем рабочую поверхность и на вкладке Solid кликаем по команде Create Sketch.

В истории проекта мы отключили видимость поверхности тела и включили сетку – так будет удобнее создавать эскиз. Командой Spline создаём кривую – обводим слепок стопы.

После создания кривой включаем видимость поверхности и отключаем сетку – так мы проверим, во всех ли местах кривая пересекает поверхность. Если всё в порядке, кликаем Finish Sketch.

Из созданной кривой строим твёрдое тело, которое должно пересекать поверхность – команда Extrude на вкладке Solid.

Строим рабочие плоскости, которые будут использоваться для создания эскиза наружной и внутренней поверхности слепка. Плоскости, которые в данный момент не нужны, можно скрыть с помощью истории.

По очереди в каждой из плоскостей создаём эскизы – для этого воспользуемся сплайном. Построенные эскизы должны пересекать фигуру полностью.

На вкладке формы Form находим команду Loft, указываем кривые, и создаётся поверхность. Количество граней поверхности можно уменьшить в редакторе справа.

На панели Modify кликаем по команде ReplaceFace, выбираем исходную поверхность и поверхность, по которой будем обрезать тело.

Режущую плоскость можно отключить в истории. Далее разделяем твёрдое тело поверхностью, которую мы создали ранее, – панель Modify, команда Split Body. Точность в эскизах мы не соблюдали, поэтому конечный итог отличается от поставленной задачи. Полученное тело можно отредактировать после или делать точные эскизы в процессе создания.

Рассмотрим другой способ получения твердотельной модели – создание кривых на основе исходной сетки. Снова создаём рабочие поверхности, на панели Create кликаем по команде Create Mesh Section Sketch.

В окне команды выбираем исходное тело и рабочую поверхность – создастся рабочая кривая, по которой поверхность разрезает тело. Сделаем это для обеих поверхностей.

Отключаем видимость тела, в итоге мы получаем два сечения, с которыми будем работать далее.

Перед тем как создать поверхность между двумя кривыми, нужно их отредактировать. Выбираем одну из кривых и выполняем команду Fit Curves to Mesh Section, после чего обычными инструментами обводим кривую, постепенно указывая точками участки. Те же действия выполняем для другой кривой.

Командой Loft выбираем наши кривые.

На основе получившейся поверхности можно воссоздавать модель, пользуясь стандартными командами панели Create.

Последний способ для создания твердотельных моделей на основе сетки – использование инструментов на вкладке Form.

Воспользуемся командой Face – указываем участки будущей модели, которые привязываются к поверхности сетки.

Для соединения указанных участков можно воспользоваться двумя командами Merge Edge и Bridge на панели Modify – указываем рёбра участков, которые хотим соединить и кликаем «ОК».

Отверстия заливаем командой Fill Hole – кликаем по команде, а затем по нужной области.

Команда Pull сделает так, что все точки созданной поверхности будут наложены на сетку.

Поверхность можно редактировать: менять размеры, изгибы, добавлять новые грани.

Таким образом можно продолжить создавать всю модель. Этот способ требует больше времени, но и поверхности выглядят ровнее. Модель необходимо конвертировать из формы. Для этого переходим обратно к Solid. В истории находим форму, кликаем правой кнопкой, выбираем Convert, тип конвертации T-splines to BRep.

Мы рассмотрели 4 способа различной сложности для преобразования полигональной модели в твердотельную. Выбирайте удобный для вас, исходя из поставленных задач и возможностей, и создавайте новые головокружительные проекты.